CN103946899B - 车辆访问系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种访问单元(5；23)，其用于与另外的访问单元(5；23)通信以控制对车辆(3)的访问。访问单元(5；23)包括：至少第一发射器(11；25)，其用于发射查询信号；以及至少第一接收器(11；25)，其用于接收响应于查询信号而来自另外的访问单元(5；23)的认证信号。至少第一发射器(11；25)为第一超宽带发射器，并且至少第一接收器(11；25)为第一超宽带接收器。本发明还涉及一种车辆访问系统(1)，其为访问单元(5；23)与另外的访问单元(5；23)的组合。本发明还涉及一种操作车辆访问系统(1)和车辆访问单元(5；23)的方法。

Description

车辆访问系统
技术领域
本发明涉及用于提供对车辆进行被动式访问的车辆访问系统。该车辆访问系统具有用于机动车辆的特定应用。本发明的各方面涉及访问单元、系统、方法以及车辆。
背景技术
已知的是针对机动车辆提供了被动式进入和被动式启动(PEPS)系统。车辆用户通常携带可以与车辆中的基站通信的密钥卡。该密钥卡保持在很低的电力状态以节省其内部电池。当接收到起动触发时(例如当操作车门把手时)，基站发射强的低频(LF)电磁场，来自该低频电磁场的能量使用电荷泵技术唤醒密钥卡。一旦被唤醒，密钥卡就可以使用射频(RF)对质询做出响应。密钥卡发送由基站验证的响应信号以认证该密钥卡。如果该密钥卡被认证，则基站开动门锁以对门进行解锁。
从车辆生成所述LF场所需的能量相当大，这是为何普遍采用触发以开始处理的原因。此外，使用起动触发的结果是：验证密钥卡的身份以及对车辆进行解锁的整个序列必须非常短以避免客户体验到车辆响应的延迟。为了帮助避免任何这样的延迟，可以提供快速释放电机来对门进行解锁以提供无缝操作，就如同车辆已经解锁一样。
本发明试图解决或改进与已知车辆访问系统相关联的以上问题中的至少一些问题。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种访问单元，所述访问单元用于与另外的访问单元通信以控制对车辆的访问，所述访问单元包括：
至少第一发射器，所述至少第一发射器用于发射查询信号；以及
至少第一接收器，所述至少第一接收器用于接收响应于所述查询信号而来自所述另外的访问单元的认证信号；
其中，所述至少第一发射器为第一超宽带发射器，并且所述至少第一接收器为第一超宽带接收器。
使用用于发射查询信号的超宽带发射器的有利之处在于生成查询信号所需的电力很低。因为较低的电力需求，所以查询信号可以用于发起所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信。以这种方式，不必存在初始触发例如用户操作门把手。更确切地，可以无线发起通信。因此，可以消除用户在打开车门的过程中体验到的任何延迟，而不需要承受在门中的快速释放电机的附加成本。另外，因为查询信号是在这样的宽带宽上发射的，所以查询信号对在“拥挤的”RF环境中不利地影响传统窄带方案的多径衰落具有抗性。这使得使用查询信号能够在存在许多反射的情形下可靠地发起所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信。
所述至少第一发射器可以在操作上被配置成在操作周期期间不断地发射查询信号以发起所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信。
所述至少第一发射器可以被配置成以在发射之间具有时间间隔的方式脉冲式地生成查询信号。可替代地，所述至少第一发射器可以被配置成连续不断地发射查询信号使得发射之间不存在时间间隔。在上述两种情况中的任一种情况下，所述至少第一发射器可以被描述成在操作周期的持续时间内被激活以发射查询信号，即不论是连续不断地发射查询信号还是以发射之间存在时间间隔的方式不断地发射查询信号；然而，在所述操作周期以外，可以禁用所述至少第一发射器。
所述至少第一发射器可以被配置成：在使用中，响应于根据所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信确定的参数而修改查询信号的发射之间的时间间隔的长度。
所述至少第一发射器可以被配置成：响应于所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离的增加而增加查询信号的发射之间的时间间隔；和/或响应于所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离的减小而减小查询信号的发射之间的时间间隔。
所述至少第一发射器可以被配置成：根据所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离来修改查询信号的发射之间的时间间隔的长度，其中，所述距离是基于所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信的飞行时间来确定的。超宽带通信的特别优点在于：可以区分沿发射器和接收器之间的直接路径行进的信号与遵循非直接路径的信号。相应地，这使得能够高度精确地确立所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离，这与通常依赖于无线电信号强度(RSSI)测量的传统窄带系统中的距离测量相比显著较精确。
所述访问单元可以为用于与安装在车辆中的另外的访问单元通信的便携式单元。
如果所述访问单元静止达到预定时间段，则所述至少第一发射器可以停止发射查询信号。换言之，如果所述访问单元在预定时间段内保持静止，则在其间激活所述第一发射器并发生查询信号的发射的操作周期可以终止。
所述访问单元可以包括运动传感器，所述运动传感器用于在所述访问单元移动时输出激活信号以启动所述至少第一发射器发射查询信号。因此，当通过所述激活信号激活所述至少第一发射器时，新操作周期启动并且开始发射查询信号。
在另一方面，本发明提供了一种车辆访问系统，所述车辆访问系统包括与另外的访问单元结合的上述访问单元，其中，所述另外的访问单元包括：
至少第二接收器，所述至少第二接收器用于接收来自所述访问单元的查询信号；以及
至少第二发射器，所述至少第二发射器用于发射认证信号；
其中，所述至少第二发射器在操作上被配置成响应于所接收的来自所述访问单元的查询信号而发射所述认证信号；以及
其中，所述至少第二发射器为第二超宽带发射器，并且所述至少第二接收器为第二超宽带接收器。
所述另外的访问单元可以包括控制器，所述控制器用于对响应于所述认证信号而从所述访问单元发射的响应信号进行认证。
所述控制器可以被配置成：在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离小于或等于阈值范围时发起对至少一个车门的解锁；和/或在所述第一访问单元与所述另外的访问单元之间的距离大于或等于阈值范围时发起对至少一个车门的锁定。
所述控制器可以被配置成确定所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离；和/或所述控制器可以被配置成确定所述访问单元相对于所述另外的访问单元的方向；和/或所述控制器被配置成发起对在车辆的最接近所述访问单元的一侧的至少一个车门的解锁。
所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离可以基于所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信的飞行时间来确定。
所述控制器可以被配置成当车门部分或完全打开时生成警报信号；和/或所述控制器可以被配置成生成关闭信号以停用所述访问单元。
在又一方面，本发明提供了一种操作车辆访问系统的方法，所述方法包括：
从访问单元发射查询信号；以及
在接收到所述查询信号时从另外的访问单元发射认证信号；
其中，所述查询信号和所述认证信号为超宽带信号。
可以在操作周期期间不断地发射所述查询信号，并且可以在由所述另外的访问单元接收到查询信号时发起所述访问单元与所述另外的访问单元之间的联系。
可选地，当所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离小于或等于阈值范围时，对至少一个车门进行解锁；和/或当所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离大于或等于阈值范围时，对至少一个车门进行锁定。
所述方法可以包括：基于所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信的飞行时间来确定所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离。
在再一方面，本发明提供了一种操作访问单元以控制对车辆的访问的方法，所述方法包括：不断地发射查询信号以发起所述访问单元与另外的访问单元之间的通信，其中，所述查询信号为超宽带信号。
所述查询信号可以是脉冲式的，并且在脉冲之间引入时间间隔，所述时间间隔可以响应于与所述访问单元和/或所述另外的访问单元相关的所测量参数的改变而进行修改。所述时间间隔的长度可以根据所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离来修改，所述方法包括：基于所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信的飞行时间来确定所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离。
在又一方面，本发明提供了一种具有上述访问单元或系统或者适于执行上述方法的车辆。
根据本发明的一个方面，提供了第一访问单元，所述第一访问单元用于与第二访问单元通信以控制对车辆的访问，所述第一访问单元包括至少第一发射器和至少第一接收器，所述至少第一发射器用于发射查询信号，所述至少第一接收器用于接收响应于所述查询信号而来自所述第二访问单元的认证信号，其中，所述至少第一发射器在操作上被配置成不断地发射查询信号以发起所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的通信。
通过不断地发射查询信号，所述第一访问单元可以与所述第二访问单元建立通信以便利自动化操作。在现有技术系统中，需要例如在操作门把手时发出的起动触发以激活系统。通过不断地发射查询信号，本发明的布置使得能够进行被动式操作而不需要起动触发。
所述至少第一发射器被配置成不断地发射查询信号。当所述第二访问单元接收到所述查询信号时，可以自动发起询问循环。响应于所述查询信号，所述第二访问单元可以发射认证信号。所述认证信号可以例如为提示从所述第一访问单元发射响应信号的激发信号。如果所述第二访问单元接收到适当的响应信号，则授权所述第一访问单元控制对车辆的访问。所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的询问循环是被动式的并且不需要用户输入。
所述查询信号可以是连续不断的。然而，为了节省电力，所述查询信号可以以在发射之间具有时间间隔的方式脉冲式地生成。所述查询信号的发射之间的时间间隔可以大于或等于0.5秒、1秒、2秒、3秒、5秒或10秒。增大的时间间隔可以有助于节省电力。
另外，所述至少第一发射器可以被配置成响应于所测量的参数来调节所述查询信号的发射之间的时间间隔。例如，当所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离增加时，可以增加所述查询信号的重复之间的时间间隔。相反，当所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离减小时，可以减小所述查询信号的发射之间的时间间隔。可替代地，可以根据所述第一访问单元和所述第二访问单元朝向彼此或远离彼此行进的速度来调节所述查询信号的发射之间的时间间隔。
所述至少第一发射器可以例如访问查找表，所述查找表包括用于选择所述查询信号的发射之间的时间间隔的一组阈值。所述查找表可以基于所述第一访问单元与所述第二单元之间的所测量距离来指定发射之间的时间间隔。所述查找表可以基于所述第二访问单元朝向或远离车辆行进的速度来指定发射之间的时间间隔。所述查找表可以存储在存储器例如只读存储器(ROM)中。
为了节省电力，可以在预定时间段内不断地发射查询信号。时间段可以大于或等于6小时、12小时、24小时、5天、10天、15天或30天。如果所述第一访问单元确定电池电力水平已降低到操作阈值以下，则可以缩短时间段。
所述第一访问单元可以包括多个所述第一发射器和/或多个所述第一接收器。天线被连接至所述至少第一发射器和/或所述至少第一接收器。
第一访问单元可以设置在车辆的基底单元中，而第二访问单元可以为便携式的，例如密钥卡。可替代地，第一访问单元可以为便携式的，例如由用户本人携带的密钥卡。第二访问单元可以设置在车辆中例如基底单元中。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆访问系统，所述车辆访问系统包括与第二访问单元结合的、如本文中所描述的第一访问单元。所述第二访问单元可以包括：至少第二接收器，所述至少第二接收器用于接收来自所述第一访问单元的查询信号；以及至少第二发射器，所述至少第二发射器用于发射认证信号。所述至少第二发射器可以在操作上被配置成响应于所接收的来自所述第一访问单元的查询信号而发射认证信号。
所述第二访问单元可以包括多个所述第二发射器和/或多个所述第二接收器。天线被连接至所述至少第二发射器和/或所述至少第二接收器。
所述第二访问单元可以包括控制器，所述控制器用于对响应于所述认证信号而从所述第一访问单元发射的响应信号进行认证。所述第二控制器可以例如包括电子控制单元。
所述控制器可以被配置成确定所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离。所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的传输的飞行时间(ToF)可以用于确定所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离。可以通过测量发射认证信号与接收来自所述第一访问单元的信号之间花费的时间来确定所述距离。现有技术中存在用于执行合适的测距测量的各种算法。
所述控制器可以被配置成确定所述第一访问单元相对于所述第二访问单元的方向。所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的传输的飞行时间(ToF)可以用于确定所述第一访问单元相对于所述第二访问单元的方向。所述方向可以例如通过测量所述第一访问单元中的所述至少第一发射器/接收器与所述第二访问单元中的所述至少第二发射器/接收器之间的距离来确定。然后可以采用三角剖分算法来计算所述第一访问单元和所述第二访问单元相对于彼此的位置。
所述第二访问单元可以被配置成跟踪所述第一访问单元的位置。所述第二访问单元可以执行矢量分析以测量所述第一访问单元行进的速度和方向二者。
所述控制器可以被配置成发起对至少一个车门的锁定和/或解锁。所述控制器可以在所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离小于或等于阈值范围时发起对一个或更多个车门的解锁。所述控制器可以被配置成在所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离大于或等于阈值范围时发起对至少一个车门进行的锁定。
所述控制器可以被配置成仅在所述第一访问单元朝向所述第二访问单元移动时对所述至少一个车门进行解锁。所述控制器可以被配置成仅在所述第一访问单元远离所述第二访问单元移动时对至少一个车门进行锁定。
所述控制器可以被配置成发起对在车辆的最接近所述第一访问单元的一侧的至少一个车门的解锁。例如，所述控制器可以被配置成对仅最接近所述第一访问单元的车门进行解锁。通过确定所述第一访问单元相对于所述第二访问单元的位置(如在本文中描述的)，所述控制器可以确定所述第一访问单元位于车辆的右手侧还是左手侧。然后可以打开在车辆的该侧的门。
所述控制器可以被配置成当车门部分或完全打开时生成警报信号。所述控制器可以例如确定门是否半开且是否不能被锁定。警报信号可以提供未锁定通知。
所述控制器可以提供车辆的单点进入或多点进入。在多点进入下，例如当用户对通过控制器已经解锁的门上的门把手进行操作时，车辆的所有门都被解锁。在单点进入下，当检测到第一访问单元位于车辆内并且门全部关闭时，车门被锁定。
所述控制器可以操作用于停用所述第一访问单元。例如，可以由第二发射器发射关闭信号以停用第一访问单元。例如，如果控制器确定第一访问单元静止达到预定时段或时间和/或处于特定位置(例如在车辆内或在车辆的手套箱内)，则可以发射关闭信号。关闭信号可以向第一访问单元提供指令以停止发射查询信号。可以通过按下按钮而重新激活第一访问单元。可替代地，第一访问单元可以包括在第一访问单元移动时输出激活信号的运动传感器，例如加速度计或陀螺仪。认为用于控制第一访问单元的运动传感器的提供可独立取得专利。
第二访问单元可以被配置成发射提供车辆状态信息的状态信号。例如，所述状态信号可以提供如下通知：(i)所有门都已锁定；(ii)一个或更多个门打开或半开；或(iii)一个或更多个门不能被锁定。第一访问单元可以包括用于向用户通知车辆状态的显示装置。例如，可以在第一访问单元上设置一个或更多个发光二极管(LED)或显示装置。
第一访问单元可以包括用于使第一发射器和第一接收器操作的可再充电电池。第一访问单元可以对接(dock)在车辆中以对电池进行再充电。第一访问单元可以包括用于控制第一发射器和/或第一接收器的处理器。处理器可以被配置成计算第一访问单元与第二访问单元之间的距离。可以通过所述处理器来设置查询信号的发射循环之间的间隔。
所述至少第一发射器和所述至少第一接收器可以被组合为至少第一收发器。每个第一收发器可以具有第一天线。相似地，所述至少第二发射器和所述至少第二接收器可以被组合为至少第二收发器。每个第二收发器均可以具有第二天线。
可以使用RF频率来实施在本文中描述的装置和处理。然而，本发明人已经意识到：通过不断地发射查询信号，超宽带技术适用于实施本发明。超宽带发射器和接收器的使用使得能够确定第一访问单元与第二访问单元之间的通信的飞行时间(ToF)。可以采用所述飞行时间来确定：第一访问单元与第二访问单元之间的距离；和/或第一访问单元相对于第二访问单元的方向。所述至少第一发射器可以为第一超宽带发射器，并且所述至少第一接收器可以为第一超宽带接收器。所述至少第二发射器可以为第二超宽带发射器，并且所述至少第二接收器可以为第二超宽带接收器。
超宽带(UWB)技术通常具有3.1GHz至10.6GHz之间的操作频率并且可以使得能够以低电力消耗进行高带宽通信。在IEEE802.15.4a下提供了合适的操作协议。另外，可以使用被命名为带组6(包括带#9、#10和#11，其范围从7392MHz到8976MHz)的UWB频率的子集。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于安装在车辆中的车辆访问单元，其中，所述车辆访问单元包括：至少一个接收器，所述至少一个接收器用于接收来自远程访问单元的信号；至少一个发射器，所述至少一个发射器用于向所述远程访问单元发射认证信号；以及控制器。所述控制器可以被配置成在所述车辆与所述远程访问单元之间的距离小于或等于阈值范围时发起对至少一个车门的解锁。所述控制器可以被配置成在所述车辆与所述远程访问单元之间的距离大于或等于阈值范围时发起对至少一个车门的锁定。可替代地或另外地，所述控制器可以被配置成确定所述远程访问单元相对于所述车辆的方向。所述控制器可以被配置成发起对在所述车辆的最接近所述远程访问单元的一侧的至少一个车门的解锁。
根据本发明的再一方面，提供了一种操作第一访问单元以用于控制对车辆的访问的方法，所述方法包括：不断地发射查询信号以发起第一访问单元与第二访问单元之间的通信。第一访问单元可以安装在车辆中或可以为便携式的。
查询信号可以为脉冲式的，并且可以在脉冲之间设置时间间隔。脉冲之间的时间间隔可以响应于所测量的参数例如第一访问单元与第二访问单元之间的距离而变化。本发明还涉及一种用于安装在控制单元上的计算机程序，所述计算机程序能够被执行以使所述控制单元能够根据在本文中描述的方法进行操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种操作车辆访问系统的方法，所述方法包括：从第一访问单元发射查询信号；以及当接收到所述查询信号时从第二访问单元发射认证信号，其中，所述查询信号被不断地发射，并且当由所述第二访问单元接收到所述查询信号时发起第一访问单元与第二访问单元之间的联系。
第一访问单元可以安装在车辆中，并且第二访问单元可以为便携式的。可替代地，第一访问单元可以为便携式的，并且第二访问单元可以安装在车辆中。
所述方法可以包括跟踪第一访问单元相对于第二访问单元的位置。
至少一个超宽带发射器可以用于发射查询信号和/或认证信号。可以由至少一个超宽带接收器接收查询信号和/或认证信号。
查询信号可以为连续不断的或其可以为脉冲式的。可以在查询信号的脉冲之间设置时间间隔。该时间间隔可以响应于与所述第一访问单元和/或所述第二访问单元相关的所测量参数的改变而进行修改。例如，所述方法可以包括：当所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离增加时，增加查询信号的发射之间的时间间隔。相反，所述方法可以包括：当所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离减小时，减小查询信号的发射之间的时间间隔。
所述方法可以包括：在所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离小于或等于阈值范围时对至少一个车门进行解锁。所述阈值范围可以限定至少部分地围绕所述车辆进行延伸的授权区。
所述方法可以包括：确定所述第一访问单元相对于所述第二访问单元的位置；以及可选地对在所述车辆的适当侧的至少一个门进行解锁。
所述方法可以包括：在所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的距离大于或等于阈值范围时对至少一个车门进行锁定。
所述方法还可以包括：当确定所述第一访问单元休眠时，发射关闭信号以停用所述第一访问单元。如果所述第一访问单元在预定时间段内未移动和/或处于特定位置(例如在车辆内或在车辆的手套箱中)，则可以认为所述第一访问单元处于休眠状态。
第一访问单元可以为能够由用户本人携带的密钥卡或其他便携式设备。第二访问单元可以为车辆中的基站。第二访问单元可以通过通信总线连接至车辆系统。
根据本发明的还一方面，提供了第一访问单元，所述第一访问单元用于与第二访问单元通信以控制对车辆的访问，所述第一访问单元为便携式的并且包括：至少第一发射器，所述至少第一发射器用于发射查询信号；以及至少第一接收器，所述至少第一接收器用于接收来自第二访问单元的认证信号，其中，所述第一访问单元被配置成当所述第一访问单元在预定时间段内保持基本上静止时停用所述至少第一接收器和/或所述至少第一发射器。所述第一访问单元可以为例如密钥卡形式的电子钥匙。通过选择性地禁用所述至少第一接收器和/或所述至少第一发射器，可以避免所述第一访问单元与所述第二访问单元之间的不必要对话以保护电池。
可以通过第二访问单元来跟踪第一访问单元的位置。如果第二访问单元确定第一访问单元已在所述预定时间段内处于基本上静止，则所述第二访问单元可以向所述第一访问单元发射禁用信号。所述禁用信号可以特定于具体的第一访问单元，例如在使用不止一个第一访问单元的情况下。第一访问单元可以被配置成在接收到所述禁用信号时停止发射所述查询信号。
第一访问单元还可以包括用于检测第一访问单元的移动的运动检测器，例如加速度计或陀螺仪。当第一访问单元移动时，所述运动检测器可以发射激活信号以指示至少第一发射器启动查询信号的发射。将理解，运动传感器可以被配置成：如果确定所述第一访问单元已经在预定时间段内处于基本上静止，则发射禁用信号。
在本文中描述的方法可以在包括一个或更多个处理器例如电子微处理器的计算设备上实施。所述处理器可以被配置成执行存储在存储器或存储设备中的计算指令。在本文中描述的电子控制单元可以包括被配置成执行计算指令的一个或更多个处理器。
在本申请的范围内，设想在前述段落、权利要求和/或以下描述和附图中陈述的各个方面、实施方式、示例、特征和替选方案可以独立地或以其任意组合的形式应用。例如，结合一个实施方式描述的特征可应用于所有实施方式，除非存在不兼容的特征。
附图说明
现在将参照附图通过仅示例的方式来描述本发明的实施方式，在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的车辆访问系统的示意性表示；
图2示出了车辆访问系统的基站和收发器在机动车辆中的安装；
图3示出了车辆访问系统的第一操作模式；
图4示出了车辆访问系统的第二操作模式；
图5示出了车辆访问系统的第三操作模式；以及
图6示出了车辆访问系统的第四操作模式。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的一个实施方式的访问系统1。车辆访问系统1被配置成提供车辆3的增强型被动式进入和被动式启动(ePEPS)。特别地，车辆访问系统1支持无钥匙访问以及可选地支持远程发动机启动。
将参照具有右前门D1、右后门D2、左前门D3以及左后门D4的车辆3来描述车辆访问系统1。车辆3还具有后备箱盖D5(还被称为行李箱盖)，该后备箱盖D5可以通过车辆访问系统1进行锁定/解锁，但为了简洁未在本文中对此进行描述。门D1至D4各自具有锁定机构和外部把手；前门D1、D3各自具有折叠后视镜。锁定机构各自包括如下门锁开关：该门锁开关提供指示相应锁定机构的状态的锁定信号。
车辆访问系统1包括待安装在车辆3中以为车辆3提供远程功能执行器(RFA)的基站5。基站5包括电子控制单元7和第一可再充电电池9。第一可再充电电池9为基站5提供专用电源以使得能够进行独立操作。基站5还包括第一超宽带收发器11、第二超宽带收发器13和第三超宽带收发器15。第一收发器11被设置成与电子控制单元7最接近。第二收发器13和第三收发器15在车辆3中被定位为远离电子控制单元7，并通过专用本地互联网络(LIN)17进行连接。收发器11、13、15各自具有集成式天线。
基站5通过CAN总线21连接至车辆系统(总体上由附图标记19表示)。基站5从而可以接收来自门锁开关的锁定信号并且控制门锁机构的操作。还可以采用CAN总线21来从电子控制单元7向发动机控制单元传送指令以使能/停用被动式发动机启动。
车辆访问系统1还包括具有远程超宽带收发器25和第二可再充电电池27的密钥卡23。密钥卡23为便携式的并且通常由用户携带。如在本文中描述的，密钥卡23与基站5通信以使能车辆的被动式进入。
基站5还包括用于容置密钥卡23的连接器底座29。连接器底座29具有使得能够在基站5与密钥卡23之间进行通信的端口31。在连接器底座29中还设置有充电连接件33以在与密钥卡23对接时对第二可再充电电池27进行充电。在连接器底座29中设置有双色发光二极管35以指示密钥卡23的状态(例如指示第二可再充电电池27正在充电或已经充满电)。充电连接件33连接至设置在基站5中的电源单元(PSU)。基底单元35的外部充电端口37被设置用于对第一电池9进行充电。
图2中示出了车辆访问系统1的安装。基站5和第一收发器11位于车辆3的后部，而第二收发器13和第三收发器15在车辆的上部中(通常为顶部中)分别位于车辆3的右侧和左侧。如图2中由虚线示出的，收发器11、13、15与密钥卡23通信。可以通过测量传输和/或响应时间(例如用于信号传输的飞行时间)来确定第一收发器11、第二收发器13和第三收发器15中的每个收发器与远程收发器25的距离，从而使得能够通过三角测量来确定密钥卡23相对于车辆3的位置。使用超宽带频率(通常大于3GHz)使得能够以相对高的精确度跟踪密钥卡23的位置。
远程收发器25发射如下查询信号：该查询信号在被第一收发器11接收到时发起基站5与密钥卡23之间的通信。当接收到查询信号时，第一收发器11通过发射激发信号来进行响应。该激发信号被密钥卡23接收并提示发射响应信号。电子控制单元7验证响应信号。
如果响应信号被认证，则电子控制单元7继续与密钥卡23通信并跟踪密钥卡23相对于车辆3的位置。另外，倘若成功地完成了激发/响应序列，则电子控制单元7将以满足操作条件为准来提供对车辆3的访问。如果响应信号未被认证，则电子控制单元7将不对车辆3进行解锁。
通过远程收发器25不断地发射查询信号使得通过密钥卡23发起与基站5的通信。相应地，车辆访问系统1可以发起激发/响应循环而不需要用户交互例如开动门把手。
为了节省第二电池27，针对三十(30)天的操作周期发射查询信号。如果密钥卡23未在操作周期期间与基站5建立通信，则停止发射查询信号。在所述操作周期期满后，可以按下设置在密钥卡23上的按钮以重新开始发射查询信号。
在当前描述的实施方式中，并非连续不断地发射查询信号。更确切地，使查询信号在操作周期期间以发射循环(脉冲)之间具有时间间隔的方式进行重复，即在操作周期期间不断地发射查询信号。可以响应于所测量的参数来修改发射循环之间的时间间隔。例如，可以根据车辆3与密钥卡23之间的所测量距离来修改发射之间的时间间隔。如果密钥卡23接近车辆3，则时间间隔可以减小为一(1)秒。相反，如果密钥卡23相对远离车辆3，则时间间隔可以增加至例如五(5)秒。
基站5和密钥卡23可以在至少20米的范围内彼此进行通信，并且在车辆3的周围限定了半径为2米的授权区39。当电子控制单元7确定密钥卡23位于授权区39内时，电子控制单元7使车门D1至D4中的一个或更多个车门自动解锁。相反，当电子控制单元7确定密钥卡23位于授权区39的外部时，电子控制单元7使车门D1至D4自动锁定。
现在将通过示例来描述车辆访问系统1的操作模式。在所示操作模式下，密钥卡23由用户本人携带，并且通过一组足迹41示出用户的移动。认证密钥卡23的处理与上述处理相同并且共用于所述操作模式中的每一种。特别地，远程收发器25发射发起与第一收发器11的认证循环的查询信号。基站5发射激发信号，该激发信号触发从密钥卡23发射响应信号。电子控制单元7验证该响应信号，并且如果验证成功，则基站5跟踪经认证的密钥卡23的范围和位置。如果例如由于从密钥卡23发送出不正确的响应信号而未成功完成认证循环，则将不会对门D1至D4进行解锁并且车辆3不对密钥卡23进行响应。
图3示出了第一操作模式，在该第一操作模式下，车辆访问系统1操作用于对在车辆3的靠近具有密钥卡23的用户的一侧的门D1至D4进行解锁。密钥卡23被认证后，基站5跟踪其范围和位置。在所示的示例中，电子控制单元7确定密钥卡23位于车辆3的右手侧。一旦基站5确定密钥卡23位于授权区39内时，电子控制单元7就自动生成对在车辆3的右手侧的门D1、D2二者进行解锁的门解锁信号。当密钥卡23进入授权区39时，通过CAN总线21发射门解锁信号，从而使右前门D1和右后门D2解锁。由于在用户操作相应门把手之前门已被解锁，所以设想在正常操作条件下当用户操作门把手时可能不存在可察觉的延迟。
当用户操作在右前门D1或右后门D2上的门把手时，可以发起单点进入(SPE)或多点进入(MPE)。在单点进入下，当检测到密钥卡23位于车辆3内并且所有的门D1至D4均已关闭时，电子控制单元7生成对所有的门D1至D4进行锁定的控制信号。在多点进入下，当右前门D1或右后门D2的门把手被操作时，电子控制单元7生成对车辆3中的所有其他门进行解锁的控制信号。将理解，如果基站5确定密钥卡23进入车辆3的左手侧的授权区39，则将对左前门D3和左后门D4进行解锁。
只有在操作被解锁的门D1至D4中之一的门把手时，才例如通过闪烁侧转向灯和/或伸出后视镜来提供门已经被解锁的指示。如果未对任一个门把手进行操作，则不提供门D1至D4中的一个或更多个门已经被解锁的指示。
图4中示出了第二操作模式，在该第二操作模式下，车辆访问系统1检测其中用户未操作门把手的走过情况。如前所述，当密钥卡23靠近车辆时，基站5对密钥卡23进行认证。基站5跟踪密钥卡23的位置并且确定用户正从车辆3的右后方靠近。当车辆访问系统1检测到密钥卡23已经进入授权区39时，发射对右前门D1和右后门D2进行解锁的门解锁信号。
这是与上面针对第一操作模式所述的操作程序相同的操作程序，但是在这种情况下用户不操作门D1、D2中的任一个门上的门把手。替代地，用户走过车辆3。车辆访问系统1确定密钥卡23何时离开授权区39，并因此发射对右前门D1和右后门D2进行锁定的门锁定信号。当门D1、D2被解锁或随后锁定时，车辆3不提供视觉指示。
图5示出了第三操作模式，在该第三操作模式下，当用户从车辆3旁边走开时，车辆访问系统1自动操作为对门D1至D4进行锁定。用户携带密钥卡23离开车辆3并关闭车门D1至D4。在本示例中，用户通过右前门D1离开车辆3，然后关闭右前门D1。然后，用户携带密钥卡23从车辆3旁边走开。车辆访问系统1确定密钥卡23何时离开授权区39，并因此发射对门D1至D4进行锁定的门锁定信号。车辆3从而被自动保护而不需要用户激活密钥卡23或采取除了从车辆3旁边走开之外的任何动作。针对门D1至D4的自动锁定，通常采取符合工业标准(例如由规定的那些标准)的安全协议。
在正常操作条件下，车辆3的自动锁定不对车辆进行双重锁定。更确切地，只有在用户例如通过车辆3中的控制面板而特定地选择该锁定模式时，车辆3才会被双重锁定。
图6中示出了第四操作模式，在该第四操作模式下，车辆访问系统1在未锁定情况下进行操作。就用户通过右前门D1离开车辆3并在从车辆3旁边走开之前关闭门D1而言，该模式与上述第三操作模式相似。车辆访问系统1再次确定密钥卡23何时离开授权区39。然而，如图6所示，左后门D4半开，并且电子控制单元7确定门不能被锁定(所谓的未锁定)。
为了避免用户在不安全的状态下离开车辆3(如当用户未觉察到左后门D4半开时可能发生的)，电子控制单元7向CAN总线21发射警报信号，并且向用户提供通知。例如，CAN总线21可以点亮侧转向灯和/或提供可听见的警告以向用户通知门D1至D4未被全部锁定。当左后门D4关闭时，车辆访问系统1将对门D4进行锁定以保护车辆3。
车辆访问系统1还可以任选地为车辆3提供无钥匙发动机启动。通过使用来自收发器11、13、15的测距数据，电子控制单元7可以确定密钥卡23何时在车辆3内。当按下启动按钮时，可以通过CAN总线21向发动机控制单元发射控制信号以允许无钥匙发动机启动。
根据本发明的车辆访问系统1还可以被进一步改进。特别地，电子控制单元7可以被配置成向密钥卡23发射状态信号。例如，当基站5检测到未锁定情况时，状态信号可以指示密钥卡23生成第一用户警报。等同地，当车辆3已被锁定时，状态信号可以指示密钥卡23生成第二用户警报(其与第一用户警报不同)。代替由车辆3提供的任何通知或除由车辆3提供的任何通知之外，可以提供第一和/或第二用户警报。密钥卡可以包括用于指示车辆状态的听觉、视觉或触觉输出。例如，密钥卡23包括以下项中的一个或更多个：LED；文本屏；或振动机构。
密钥卡23还设置有一个或更多个按钮以使用户能够从授权区39的外部触发车门的锁定/解锁。
在本文中描述的超宽带(UVW)收发器11、13、15、25符合IEEE802.15.4a协议。
车辆访问系统1可以监测基站5与密钥卡23之间的通信的飞行时间(ToF)以提供改进的安全性，例如防御中继站安全性攻击。
可以提供门解锁超越控制开关以在紧急情况时对门D1至D4进行解锁。
本领域的技术人员将理解可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本文中描述的车辆访问系统1做出各种改变和修改。例如，当密钥卡23进入授权区39时，可以通过点亮内部和/或外部车灯来支持欢迎灯功能。
尽管已参考密钥卡23发射查询信号描述了车辆访问系统1，但是所述系统也可以在基站5发射查询信号时进行操作。
密钥卡23可以被设置有检测移动的运动传感器，例如陀螺仪或加速度计。如果基站5确定密钥卡23已经静止达到预定时间段，则可以停用密钥卡23。例如，基站5可以发射停用信号以禁用收发器11、13、15、25。可替代地，如果未在预定时间段内接收到授权信号，则收发器11、13、15、25可以被自动停用。当运动传感器检测到移动时，密钥卡23可以通过来自运动传感器的激活信号而被唤醒。
在以上描述的车辆访问系统1的实施方式中，基站5包括三个收发器11、13、15。如前所提及的，利用这样的其中收发器11、13、15被设置在车辆3内间隔开的位置处的布置，可以使用在密钥卡23与收发器11、13、15中的每个收发器之间发送的通信的传输和/或响应时间来确定密钥卡23相对于车辆3的位置。更详细地，利用朝向车辆的后部定位的基站5和第一收发器11以及设置在顶部中(分别在左侧和右侧)的第二收发器13和第三收发器15，可以容易地确定水平面内密钥卡23在车辆3周围的位置，即如图2至图6的平面图所示的。然而，利用设置在车辆顶部中并因此位于同一水平面内的第二收发器13和第三收发器15，可能存在不可以容易确定密钥卡23在垂直平面内——即沿着与图2至图6中的平面图垂直的方向——的位置的情形。在某些情形下，例如当车辆停放在多级或多层停车场时，能够精确地确定密钥卡23在车辆3周围的三维空间中的位置特别有用。在这样的情形下，可能的是：已经离开车辆3的驾驶者可以移动至停车场中在车辆3上方或下方的另一层但是仍然距车辆足够近而处于授权区内，从而导致车门中的一个或更多个被解锁。因此，在本发明的另一实施方式中，车辆访问系统1可以包括第四收发器，该第四收发器在车辆中被设置在沿垂直方向与车辆顶部的平面以及基站5所在的水平面二者均间隔开的位置处。例如，第四收发器可以安装在位于车辆中线上的车辆仪表板中。利用这种配置，可以容易地确定密钥卡23相对于车辆3的高度。相应地，如果确定密钥卡23被设置在车辆上方足够高或下方足够低处，例如在多层停车场的示例中，则电子控制单元7可以不对车门进行解锁，即使可能在其他方面判定密钥卡23位于授权区内也如此。
另外，将理解，根据本发明的车辆访问系统不一定提供在本文中描述的所有操作模式。更确切地，可以在根据本发明的访问系统中体现所述操作模式中的一种或更多种。

Claims (18)

1.一种访问单元，所述访问单元被配置成通过与另外的访问单元通信来控制对车辆的访问，所述访问单元包括：
至少第一发射器，所述至少第一发射器用于发射查询信号；以及
至少第一接收器，所述至少第一接收器用于接收响应于所述查询信号而来自所述另外的访问单元的认证信号；
其中，所述至少第一发射器为第一超宽带发射器，并且所述至少第一接收器为第一超宽带接收器；
其中，所述至少第一发射器被配置成以在发射之间具有时间间隔的方式脉冲式地生成所述查询信号；以及
其中，所述至少第一发射器被配置成：响应于在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离的增加而增加在所述查询信号的发射之间的时间间隔；和/或响应于在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离的减小而减小在所述查询信号的发射之间的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的访问单元，其中，所述至少第一发射器在操作上被配置成在操作周期期间不断地发射所述查询信号以发起在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信。
3.根据权利要求1或2所述的访问单元，其中，所述至少第一发射器被配置成根据在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离来修改在所述查询信号的发射之间的时间间隔的长度，其中，所述距离是基于在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信的飞行时间来确定的。
4.根据权利要求1或2所述的访问单元，其中，所述访问单元为用于与安装在车辆中的另外的访问单元通信的便携式单元。
5.根据权利要求4所述的访问单元，其中，如果所述访问单元静止达到预定时间段，则所述至少第一发射器停止发射所述查询信号。
6.根据权利要求5所述的访问单元，包括运动传感器，所述运动传感器用于在所述访问单元移动时输出激活信号以启动所述至少第一发射器发射所述查询信号。
7.根据权利要求3所述的访问单元，其中，所述访问单元为用于与安装在车辆中的另外的访问单元通信的便携式单元。
8.一种车辆访问系统，所述车辆访问系统包括与另外的访问单元结合的、根据前述权利要求中任一项所述的访问单元，其中，所述另外的访问单元包括：
至少第二接收器，所述至少第二接收器用于接收来自所述访问单元的所述查询信号；以及
至少第二发射器，所述至少第二发射器用于发射认证信号；
其中，所述至少第二发射器在操作上被配置成响应于所接收的来自所述访问单元的所述查询信号而发射所述认证信号；以及
其中，所述至少第二发射器为第二超宽带发射器，并且所述至少第二接收器为第二超宽带接收器。
9.根据权利要求8所述的车辆访问系统，其中，所述另外的访问单元包括控制器，所述控制器用于对响应于所述认证信号而从所述访问单元发射的响应信号进行认证。
10.根据权利要求9所述的车辆访问系统，其中，所述控制器被配置成当在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离小于或等于阈值范围时发起对至少一个车门的解锁；和/或所述控制器被配置成当在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离大于或等于阈值范围时发起对至少一个车门的锁定。
11.根据权利要求9或10所述的车辆访问系统，其中，所述控制器被配置成确定在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离；和/或所述控制器被配置成确定所述访问单元相对于所述另外的访问单元的方向；和/或所述控制器被配置成发起对在所述车辆的最接近所述访问单元的一侧的至少一个车门的解锁。
12.根据权利要求10所述的车辆访问系统，其中，在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离是基于在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信的飞行时间来确定的。
13.根据权利要求9或10所述的车辆访问系统，其中，所述控制器被配置成当车门部分或完全打开时生成警报信号；和/或所述控制器被配置成生成关闭信号以停用所述访问单元。
14.一种操作车辆访问系统的方法，所述方法包括：
从访问单元发射查询信号；以及
当接收到所述查询信号时，从另外的访问单元发射认证信号；
其中，所述查询信号和所述认证信号为超宽带信号；
其中，所述查询信号是脉冲式的，并且在脉冲之间引入时间间隔，所述时间间隔响应于在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离的增加而增加；和/或所述时间间隔响应于在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离的减小而减小。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在操作周期期间不断地发射所述查询信号，并且在由所述另外的访问单元接收到所述查询信号时发起所述访问单元与所述另外的访问单元之间的联系。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，当在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离小于或等于阈值范围时，对至少一个车门进行解锁；和/或当在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离大于或等于阈值范围时，对至少一个车门进行锁定。
17.根据权利要求14或15所述的方法，包括：基于在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的通信的飞行时间来确定在所述访问单元与所述另外的访问单元之间的距离。
18.一种车辆，所述车辆具有根据权利要求1至7中任一项所述的访问单元或根据权利要求8至13中任一项所述的车辆访问系统，或者适于执行根据权利要求14至17中任一项所述的方法。
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