CN105338486A - 多波段识别和测距 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多波段识别和测距。本发明提供了一种远距离节能多波段识别系统(700)和方法，其包括，例如，基站控制模块(502)和配对的电子钥匙挂扣(600)。基站控制模块和配对的电子钥匙挂扣经设置为提供UHF(超高频)唤醒发送器(526)，用于在UHF频率范围内向配对的电子钥匙发送唤醒信号(702)。在范围内时，电子钥匙由唤醒信号唤醒并且作为响应发送确认应答(704)至基站控制模块。在接收到确认之后，基站控制模块发送相对高功率的定位信号(706)用于确定电子钥匙的位置。

Description

多波段识别和测距
背景技术
常规的无线接入系统提供了用于识别以及测距的机制。识别和测距机制提供了用于确定是否允许访问安全区域(例如在建筑物、安全室外区域和/或车辆中)的信息。例如，许多汽车出售时具有与特定的车辆电子匹配的钥匙挂扣，以允许该钥匙挂扣的持有者能够获得对特定车辆的访问并操作特定车辆。钥匙挂扣和相关联的控制系统的功能正在增加以应对各个用户和汽车保险公司等对于增加安全性不断增长的需求。
钥匙挂扣被设置为与基站控制模块无线通信，其中基站控制模块由特定车辆的电池(其通常存储100安培小时以上)供电。相比之下，钥匙挂扣是便携式的并且被设计为重量轻的并且易于放在例如手掌中、口袋里或钱包中。随着钥匙挂扣驱动系统的功能的增加，对于提供功能的电子电路设计和应用的供电需求亦随之增加。举例而言，在不得不对车辆和/或钥匙挂扣中的电池进行重新充电或更换电池之前，功率使用的增加能够缩短操作的时间。
发明内容
上文指出的问题能够在包括(例如)基站控制模块和配对的电子钥匙挂扣的多波段识别和测距系统和方法中得到解决。基站控制模块和配对的电子钥匙挂扣经设置为提供用于将UHF(超高频)唤醒信号发送至配对的电子钥匙的UHF唤醒发送器。在范围内时，电子钥匙由唤醒信号唤醒且作为响应发送确认应答至基站控制模块。在接收确认之后，基站控制模块发送相对高功率的定位信号用于确定电子钥匙的位置。
应当理解所提交的本发明内容部分不用于解释或限制权利要求的范围或内涵。此外，本发明内容部分不是旨在确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不是旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
图1示出了根据本公开内容的示例性实施例的说明性电子设备。
图2是说明常规基站控制模块(BCM)的框图。
图3是说明常规电子钥匙的框图。
图4是说明常规无线电识别和测距系统的通信的系统图。
图5是说明根据本公开内容的示例性实施例的主车辆的多波段基站控制模块的框图。
图6是说明根据本公开内容的示例性实施例的多波段电子钥匙的框图。
图7是说明根据本公开内容的示例性实施例的多波段识别和测距系统的通信的系统图。
图8是说明根据本公开内容的示例性实施例的多波段识别和测距系统的相对范围的系统图。
具体实施方式
下面的描述涉及本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或更多个可以是优选的，但是所公开的实施例不应当被解释为或以其他方式用作限制包括权利要求书的本公开内容的范围。此外，本领域技术人员将理解，下面的描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅旨在作为该实施例的示例，而不是旨在暗示包括权利要求书的本公开内容的范围限于该实施例。
贯穿下面的描述——以及权利要求书——中使用某些术语用于指代特定的系统部件。本领域技术人员将理解的是，可以使用各种名称来指代部件或系统。因此，本文中名称而非功能不同的部件之间并不一定存在区别。此外，系统能够是又另一系统的子系统。在下面的讨论中和在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放方式使用，因此将其解释为“包括，但不限于...”。此外，术语“耦合至”或“与...耦合”(诸如此类)旨在描述间接的或直接的电连接。因而，如果第一设备耦合至第二设备，那么该连接可以通过直接电连接形成或通过经由其他设备和连接的间接电连接形成。术语“部分”能够表示整个部分或小于整个部分的一部分。术语“校准”能够包括词语“测试”的含义。术语“输入”能够表示PMOS(正极型金属氧化物半导体)晶体管或NMOS(负极型金属氧化物半导体)晶体管的源极或漏极(或者甚至诸如栅极的控制输入(在上下文中指出))。术语“脉冲”能够表示诸如周期性波形的波形的一部分。术语“收发器”包含发送器和接收器的含义，其中发送器和接收器能够彼此独立的操作(例如，在包括收发器的系统的操作过程中，能够接通两者，能够接通任一个，并且能够断开两者)。
图1示出了根据本公开内容的优选实施例的示例性计算系统100。例如，计算系统100为(或被并入)电子系统129(例如，计算机、电子控制“箱”或显示器)、通信设备(包括发送器)或经设置为生成射频信号的任何其他类型的电子系统。
在一些实施例中，计算系统100包括巨型单元或片上系统(SoC)，其包括诸如CPU112(中央处理单元)的控制逻辑、存储装置114(例如，随机存取存储器(RAM))和电源110。举例而言，CPU112能够是CISC型(复杂指令集计算机)CPU、RISC型(精简指令集计算机)CPU、MCU型(微控制器单元)或数字信号处理器(DSP)。存储装置114(其能够是诸如处理器上(on-processor)高速缓存存储器、处理器外(off-processor)高速缓存存储器、RAM、闪存或磁盘存储器的存储器)存储一个或更多个软件应用程序130(例如，嵌入式应用程序)，当软件应用程序130由CPU112执行时，软件应用程序130执行与计算系统100相关联的任何合适的功能。
CPU112包括存储器和逻辑，其存储从存储装置114频繁存取的信息。计算系统100通常由用户通过使用用户界面(UI)116控制，UI116在执行软件应用程序130的过程中向用户提供输出且接收来自用户的输入。使用显示器118、指示灯、扬声器、振动等来提供输出。使用音频和/或视频输入(例如，使用语音或图像识别)和电子和/或机械设备(例如，键盘、开关、近程检测器、陀螺仪、加速计等)来接收输入。CPU112被耦合到I/O(输入/输出)端口128，其提供经配置为接收来自连网设备131的输入(和/或向连网设备131提供输出)的接口。连网设备131能够包括能够与计算系统100进行点对点和/或连网通信的任何设备(包括与计算系统100电子方式配对的钥匙挂扣或基站控制模块)。计算系统100还能够被耦合到外围设备和/或计算设备(包括有形的、非暂时性媒介(例如闪存)和/或有线或无线媒介)。这些以及其他输入和输出设备通过外部设备使用无线或有线连接选择性耦合到计算系统100。存储装置114能够例如通过连网设备131进行访问。
CPU112耦合到I/O(输入/输出)端口128，端口128提供了经配置为接收来自外围设备和/或计算设备131的输入(和/或向外围设备和/或计算设备131提供输出)的接口，其中外围设备和/或计算设备131包括有形的(例如，“非暂时性”)媒介(例如，闪存)和/或有线或无线媒介(例如，联合测试工作组(JTAG)接口)。这些以及其他输入和输出设备通过外部设备使用无线或有线连接选择性地耦合到计算系统100。CPU112、存储装置114以及电源110能够耦合至外部电源(未示出)或耦合至本地电源(例如，电池、太阳能电池、交流发电机、感应场、燃料电池、电容器等)。
计算系统100包括车辆无线电识别和测距模块138。计算系统100包括远程基站控制模块(LRBCM)140(例如下面参照图5所描述的远程基站控制模块502)和远程钥匙(LRKEY)142(例如下面参照图6所描述的钥匙挂扣600)。LRBCM138适合于多波段(UHF和LF)识别和测距。
举例而言，所公开的多波段识别和测距系统解决了节省功率并精确定位便携式电子钥匙挂扣的问题。多波段识别和测距系统包括与请求式精确低频(LF)无线电测距系统集成在一起的极低(例如，用户无法察觉的)延时超低功率UHF接收器。由于钥匙挂扣的灵敏度和对基站侧的最大发送功率，导致低延时、低功率、远程和其他这样的需求的组合趋向于限制在LF频率范围(例如，信道)上的通信的操作范围。钥匙挂扣的延时和灵敏度受限于在钥匙挂扣中的小电池的容量，而轮询车辆侧的发送功率受限于车辆电池的容量。下面参照图2、图3和图4描述常规系统。
图2是示出常规基站控制模块(BCM)的框图。一般而言，主车辆200包括基站控制模块202、嵌入式处理器210、超高频(UHF)接收器220、低频(LF)发送器230、接口240、电源250和汽车电池260。
嵌入式处理器210被耦合至UHF接收器220、LF发送器230、系统接口240以及电源250。嵌入式处理器210为诸如CPU112的处理器，并且其被设置为执行用于初始化并处理与基站控制模块202的各个部件的功能相关联的任务的指令。嵌入式处理器210包括串并行接口(SPI)212和214。
SPI212经耦合至UHF接收器220并经设置为UHF接收器220与嵌入式处理器210之间进行耦合通信。举例而言，此类通信包括由嵌入式处理器210发送至UHF接收器220的配置和状态命令以及由UHF接收器220通过天线222接收的接收信息。
SPI214经耦合至LF发送器230并经设置为LF发送器230与嵌入式处理器210之间进行耦合通信。举例而言，此类通信包括由嵌入式处理器210发送至LF发送器230的配置和状态命令以及至LF发送器230的发送控制和信息用于通过一个或更多个棒状天线(例如，棒状天线232、棒状天线234、棒状天线236和棒状天线238)进行传输。
基站控制模块202设置有用于跨主车辆200的一个或更多个网络发送和接收信息的系统接口240。举例而言，基站控制模块202经设置为无线询问电子钥匙(例如，使用加密通信)以验证钥匙挂扣是否已经与基站控制模块202“配对”(例如，已经提供有用于建立安全通信链路的一个或多个加密密钥)。在钥匙挂扣的验证(例如，识别)之后，系统接口240跨主车辆200的相应网络将验证的肯定状态指示发送至主车辆200的一个或更多个部件。举例而言，主车辆200的一个或更多个部件通过允许对主车辆200的一个或多个部件的控制访问来响应验证的肯定状态指示。
电源250经设置为从用于给主车辆200供电的汽车电池260接收功率。这样的功率通常未经调整，并且具有在7伏特至16伏特(标称为12伏特)的正常电压工作范围。电源250通常为低压差(LDO)电源，其经设置为用于给基站控制模块的有源部件供电。电源250的输出电压在汽车电池260的正常工作电压范围内经调整为5伏特。
图3是示出常规电子钥匙的框图。一般而言，钥匙挂扣300是包括电源(例如，钮扣电池302)、按钮304、指示器306、被动进入设备310、UHF发送器320和三维(3D)LF天线330的电子钥匙。电池302经设置为向钥匙挂扣300的电子UHF的有源部件供电。按钮304经设置用于提供用户输入使得用户能够选择发送至配对基站控制模块(例如，基站控制模块202)的命令。可选择的命令包括“锁定”、“开启”、“应急”等。指示器306经设置为提供钥匙挂扣300的功能的指示。
被动进入设备310包括16位微控制器340、高级加密标准(AES)硬件(HW)加密模块342、安全EEPROM(电可擦写可编程非易失性存储器)344、三维唤醒接收器346，以及三维防盗装置348。被动进入设备310经设置为通过UHF发送器320(和UHF发送器天线322)和三维LF天线330与基站控制模块202进行通信。参照图4，此类通信描述如下。
图4是示出常规无线电识别和测距系统通信的系统图。一般而言，系统400包括与钥匙挂扣300配对的基站控制模块202。在示例情形中，钥匙挂扣300处于睡眠模式，这降低(例如，电池供电的)钥匙挂扣300的功耗。
当持有钥匙挂扣300的用户接近位于主车辆200内的基站控制模块202的天线约2到4米范围内时，钥匙挂扣300的三维唤醒接收器346检测到LF唤醒信号402。(举例而言，LF唤醒信号402由LF发送器230发送以响应门把手活动或者以每几百毫秒的间隔进行重复)。当三维唤醒接收器346检测到LF唤醒信号402时，三维唤醒接收器346命令钥匙挂扣300退出睡眠模式并进入活动模式(这增加钥匙挂扣300的功耗)。
当钥匙挂扣300进入活动模式的时候，钥匙挂扣300发送UHF信号404来例如启动验证程序并且判断钥匙挂扣300相对于主车辆200的位置。响应于用户按下按钮304，UHF信号404通常在超过30米的范围内传输。UHF信号404在超过30米的范围的传输基本上比诸如LF唤醒信号402的短程信号的传输消耗更多功率，后者的传输范围一般在约2到4米。
系统400包括用于车辆识别的功能以及用于主车辆200和钥匙挂扣300的相对位置测距的功能。举例来说，这样的相对定位用于避免车辆盗窃以及车辆从外部的偶然启动。归因于(例如，较低的)钥匙挂扣300敏感度和主车辆200的基站台控制模块202的(例如有限的)最大发送功率，这两项功能的结合在低频(LF)信道上经常导致有限的工作范围。例如，钥匙挂扣300敏感度受限于在钥匙挂扣300中的小电池的相对小的容量(例如，大约230毫安时)，而主车辆200的连续轮询的发送功率受限于汽车电池260的容量。相比之下，本文公开远程便携式无线电识别和测距系统和方法包括相对低延迟的超低功率UHF收发器和请求式精确LF无线电测距系统。
图5是示出根据本公开内容的示例性实施例的主车辆的多波段基站控制模块的框图。一般来说，主车辆500包括远程基站控制模块502。远程基站控制模块502包括嵌入式处理器510、超高频(UHF)收发器520、低频(LF)收发器530、接口540、电源550，以及诸如汽车电池560的移动电源。
超高频(UHF)收发器520包括高性能UHF收发器526。高性能UHF收发器526经设置为使用在300MHz到2.4GHz(UHF)的频率范围中一个或更多个选定的频率来产生并发送唤醒信号。高性能UHF收发器526经设置为在主车辆500和配对的钥匙挂扣之间发送并接收正常功率通信(例如，如下文所描述，在钥匙挂扣600经发送的唤醒信号唤醒后，高性能UHF收发器526能够从睡眠模式加电和激活)。举例而言，本文公开的远程基站控制模块502节约功率，因为低功耗UHF收发器526用于发送唤醒信号(与通常使用较高功耗LF传输连续广播唤醒信号的常规系统形成对比)。
UHF收发器526与LF收发器530相比，通常消耗10mA到40mA范围内的供应电流，而LF收发器530消耗的供应电流在1A到4A的范围内(例如，其由通常充有不到100安培时的电池供电)。相应地，在一个实施例中所公开的远程基站控制模块502与常规解决方案相比，电流消耗减少至1/100。此外，UHF频率远场(例如，电场)阻尼为20dB/decade，这样同使用LF频率(其具有近场，例如磁场，阻尼为60dB/decade)实现的距离相比，通信距离更远。因为LF近场的强衰减可以实现更佳的距离分辨能力(与基于UHF的定位相比)，LF收发器530一般用于钥匙挂扣600的定位。
UHF收发器526提供一个低功率、远程解决方案，用于通过从主车辆500发送短暂周期性UHF信号以询问钥匙挂扣600来轮询钥匙挂扣600。钥匙挂扣经设置为在超过10米的范围内接收询问。当钥匙挂扣600处于范围内，钥匙挂扣600接收询问并作为其响应发送适当的确认响应。举例而言，当确认响应为正确时，主车辆500能够执行预期功能，例如“欢迎照明”或其他舒适功能。此时，举例而言，由于UHF频率的阻尼特性，钥匙挂扣600的位置还没有得到精确定位。为了在紧密定义的范围内更加精确的定位钥匙挂扣600，钥匙挂扣600可操作用于执行LF接收信号强度指示器(RSSI)测量，并将确定的RSSI信息发送给远程基站控制模块502。
嵌入式处理器510经耦合至UHF收发器520、LF收发器530、系统接口540以及电源550。嵌入式处理器510为诸如CPU112的处理器，其经设置为执行用于启动与处理与远程基站控制模块502的各部件的功能相关的任务的指令(如下文所述)。嵌入式处理器510包括串并行接口(SPI)512和514。
SPI512经耦合至UHF收发器520并经配置为UHF收发器520与嵌入式处理器510之间进行耦合通信。举例而言，此类通信包括由嵌入式处理器510发送至UHF收发器520的配置与状态命令，以及至UHF收发器520的发送信息以及来自UHF收发器520的接收信息。UHF收发器520经设置为通过天线522来进行发送与接收。
SPI514经耦合至LF收发器530，并经设置为LF收发器530与嵌入式处理器510之间进行耦合通信。举例而言，此类通信包括由嵌入式处理器510发送至LF收发器530的配置与状态命令，以及至LF收发器530的发送信息以及来自LF收发器530的接收信息。LF收发器530通常是在唤醒与询问功能执行之后才被激活。
LF收发器530产生低频(LF)信号(18-150kHz)，其能够用于钥匙挂扣600的精确定位。LF收发器530经设置为通过一个或更多个棒状天线进行发送与接收，例如棒状天线532，534，536和538。多个棒状天线能够通过使用三角形测量方法(例如到达时间比较)来提高准确度(例如，通过仅信号强度的计算)，该三角形测量方法评估由布置于车辆周围不同位置的多个棒状天线接收到的信号。相应地，钥匙挂扣600的位置能够经确定(例如，诸如钥匙挂扣是否在主车辆500内、在驾驶员侧、在副驾侧等)以便能够依照钥匙挂扣600的确定位置选择地启用命令(例如启动车辆)。
远程基站控制模块502配置有系统接口540以跨主车辆500的一个或更多个网络发送与接收信息。举例而言，远程基站控制模块502响应与钥匙挂扣600的通信，可操作用于控制对主车辆的不同功能的使用。
电源550经设置为从用于给主车辆500供电的移动电源(例如汽车电池560)接收功率。移动电源是一种电源(例如汽车电池)并经设置为用于给远程基站控制模块502的有源部件供电。举例而言，移动电源能够是蓄电池、太阳能电池、交流发电机、感应场、燃料电池、电容器等，使得主车辆500在没有物理连线(例如，通过电源线)至公用电源的情况下能够正常工作。移动电源具有适于在工作车辆(例如，能够使用钥匙挂扣600载人的车辆)中运送的物理形式(例如尺寸和重量)。
移动电源用于提供功率，该功率通常未经调整并且具有在7伏特至16伏特(标称为12伏特)的正常电压工作范围。电源550通常为低压差(LDO)电源，其经设置用于给基站控制模块的有源部件供电。电源550的输出电压在汽车电池560的正常工作电压范围内经调整为5伏特。
图6是示出根据本公开内容的示例性实施例的多波段电子钥匙的框图。一般而言，钥匙挂扣600是包括便携式电源(例如，钮扣电池602)、按钮604、指示器606、被动进入设备610、UHF天线622和三维(3D)LF天线630(其经设置为用于与被定位和定向以允许精确定位钥匙挂扣600的LF收发器530的每个棒状天线532、534、536和538通信)的电子钥匙。
便携式电源是一种电源(例如钮扣电池602)并且经设置用于给钥匙挂扣600的电子UHF的有源部件供电。举例而言，便携式电源能够是电池、太阳能电池、交流发电机、感应场、燃料电池、电容器等，使得钥匙挂扣600在没有物理上连线(例如，通过电源线)至公用电源的情况下能够正常工作。便携式电源具有适于由普通人使用钥匙挂扣600携带的物理形式(例如尺寸和重量)。
按钮604经设置用于提供用户输入使得用户能够选择发送至配对基站控制模块(例如，远程基站控制模块502)的命令。可选择的命令包括“锁定”、“开启”、“应急”等。指示器606经设置为提供钥匙挂扣600的功能的指示。
被动进入设备610包括UHF唤醒接收器624、高性能UHF收发器626、32位微控制器640、安全加密(加密(crypto))外围设备642、诸如FRAM(铁电RAM)的安全存储器644、三维唤醒接收器646以及三维防盗装置648。被动进入设备610经设置为用于通过UHF发送器620(和UHF天线622)以及三维LF天线630与远程基站控制模块502通信。
32位微控制器640经设置为控制并协调被动进入设备610的各个部件并根据需要为各个部件提供处理支持。安全加密外围设备642经设置为执行和/或促进执行用于验证和安全通信的加密指令。安全FRAM644是用于存储由32位微控制器640和安全加密外围设备642使用的数据和计算机可执行指令的示例性非易失性存储器。
被动进入设备610包括LF备用信道，其在UHF噪声足够高而阻碍了UHF唤醒信号的接收的情况下被动进入功能。LF唤醒信号可选地由远程基站控制模块502广播，三维唤醒接收器646响应于LF唤醒信号。能够可选地发送LF唤醒信号(周期性或间歇性地)以响应于对超过阈值的UHF噪声量的测量。类似地，能够可选地周期性发送LF唤醒信号，例如每秒一次，这通常不会产生能够被钥匙挂扣600的用户察觉的延时。能够以交错方式发送LF唤醒信号使得在两个(例如，以其他方式在时间上相继或相邻)LF唤醒信号传输之间发送一个或更多个UHF唤醒信号。
举例而言，在钥匙挂扣的电池602已经基本上耗光电能的情况下，三维防盗装置648可操作用于向主车辆500提供备用访问功能。当钥匙挂扣600紧密接近(比如小于约10cm)天线(比如棒状天线532、534、536和538中的一个)时，钥匙挂扣从天线产生的LF场接收工作功率(例如，而不是电池的放电功率)。三维防盗装置648在钥匙挂扣600成功验证后允许主车辆500发动机启动(钥匙挂扣600接着由主车辆500供电-供应的功率)。
唤醒接收器624响应于UHF唤醒信号，此信号使用在300MHz到2.4GHz(UHF)之间的频率范围中的一个或更多个选定频率进行传输。唤醒接收器624经设置为唤醒被动进入设备602的一个或更多个有源部件，该有源部件包括高性能UHF收发器626。唤醒接收器624(例如，在睡眠模式中)通过扫描用于唤醒模式的接收器输入(当钥匙挂扣600与远程基站控制模块502配对时通常作为存储数据而提供)工作。在示例实施例中，在以128比特每秒工作且时延为242ms时，唤醒接收器624消耗的功率少于1μA；而在以1024比特每秒工作且时延为30.5ms时，唤醒接收器624消耗的功率少于5μA。
高性能UHF收发器526经设置为在主车辆500和配对的钥匙挂扣(例如钥匙挂扣600)之间发送与接收UHF通信。此类通信参考图7描述如下。
图7是说明根据本公开内容的示例性实施例的多波段识别和测距系统的通信的系统图。一般来说，系统700包括远程基站控制模块502，其已经与钥匙挂扣600配对。
如上所述，配对的钥匙挂扣600包括适于与远程基站控制模块502通信的发送器与接收器。配对的钥匙挂扣600通常提供有加密钥匙和协议，该钥匙和协议与远程基站控制模块502配对。配对的钥匙挂扣600(包括任何复制品、备件或可替换钥匙挂扣)经唯一性地提供(例如，由车辆制造厂商或经销商)以便提供与远程基站控制模块502独有的和/或安全的通信。相应地，配对的钥匙挂扣600能够唯一性地通过远程基站模块502进行验证。
在如图7所示的示例情形中，钥匙挂扣600初始处于睡眠模式，在睡眠模式期间，(例如，电池供电的)钥匙挂扣600的功耗大大减少(例如，以便节约电池电荷)。钥匙挂扣600一般携带在用户的钱包、口袋或者手中，且经设置为通过接近远程基站控制模块502而被激活，而不管钥匙挂扣600的各种可能的(例如，物理的)朝向。因此，钥匙挂扣600作为被动进入设备使用，通常不需要刻意的用户输入来触发钥匙挂扣600的至少一些功能(比如包括钥匙挂扣600的唤醒功能)。
当持有钥匙挂扣600的用户接近位于主车辆500中的远程基站控制模块502的天线的约10米或者更多米的范围内的位置时，钥匙挂扣600的唤醒接收器624检测到UHF唤醒信号702，其由远程基站控制模块502的UHF高性能UHF收发器526发送。UHF唤醒信号702通常由UHF唤醒发送器530以连续或者反复的方式发送(例如，以减少主车辆500的汽车电池的功耗)以便减少在唤醒钥匙挂扣600时的延时次数。例如，唤醒信号702能够每秒传输一次，使得钥匙挂扣600的用户在进入主车辆500时不会遇见任何明显的延迟(例如由于在电子解锁主车辆500时遇到的延时)。UHF唤醒发送器经布置成响应于钥匙挂扣600在活动模式(例如，经UHF唤醒信号702唤醒)的指示停止发送UHF唤醒信号702。
钥匙挂扣600的唤醒接收器624经设置为在超过10米的范围检测UHF唤醒信号702。唤醒接收器624经设置为接收唤醒信号702，而不管其被定向在多个方向上(例如，当处于钱包、口袋或手中)的任何方向。当唤醒接收器624检测到UHF唤醒信号702时，唤醒接收器624指示钥匙挂扣600的一个或更多个部件退出低功率模式(例如，睡眠模式)并进入活动模式(这增加钥匙挂扣600的功耗)，其中在该激活模式中，被动进入设备610的有源部件被主动供电。
当钥匙挂扣600进入活动模式时(例如，当高性能UHF收发器626上电时)，钥匙挂扣600发送UHF信号704例如来启动验证程序，用于向远程基站控制模块502验证钥匙挂扣600。UHF信号704的发送是使用至少足够覆盖钥匙挂扣600至主车辆500的当前距离(根据唤醒信号702的范围，能够达到约10米或者更多)的功率。当钥匙挂扣600以UHF信号704提供的认证得到远程基站控制模块502证实时，主车辆500能够执行例如一个或更多个受限的功能，例如“欢迎照明”或其他舒适功能。因为，此时钥匙挂扣600还没有经精确地定位，可供执行的功能能够是有限的(例如，当钥匙挂扣600的位置还没有精确定位时，禁止启动主车辆)。
为了精确定位钥匙挂扣600，远程基站控制模块502经设置为使用LF信道来确定钥匙挂扣600相对于主车辆500的更加精确的位置。LF收发器530耦合至棒状天线532、534、536和538中的每一个。LF收发器530经设置为通过经由定位程序中使用的每个棒状天线发送一个或更多个信号(例如LF信号706)，执行定位程序(例如RSSI例行程序)来确定钥匙挂扣600的相对位置。
在钥匙挂扣位于很近距离或者中等距离的情况下(比如大约在4米到6米内)，使用至少足够覆盖主车辆500到钥匙挂扣600的距离的功率电平发送LF信号706。能够使用更高的功率电平来发送LF信号706以达到范围(例如大约6米至10米或更多米)和/或通过使用用于RSSI测量的更高灵敏度的三维唤醒接收器646来发送LF信号706，这个范围与UHF唤醒信号702的范围基本上接近。尽管使用LF信道所需的功率增加，但是实现了在定位确定方面增加的分辨率，原因是在使用UHF信道进行定位时避免了在更远距离情况下(诸如大于四米的距离)会出现的UHF阻尼。因此，钥匙挂扣600相对于每一个参与的棒状天线的位置能够得到确定，并且响应于评估钥匙挂扣600相对于对应棒状天线的位置来确定钥匙挂扣600的精确位置。
响应于接受一个或更多个信号(例如LF信号706)，钥匙挂扣600产生一个或更多个定位应答信号(例如信号708)。信号708通常作为UHF信号通过高性能UHF收发器626来发送，尽管能够使用LF信道(例如，在探测到大量UHF噪音的情况下根据需要使用LF信道)。能够使用高功率发送信号708，这样信号708在距离超过约100米(以及例如理解为在UHF噪声存在的情况下)的情况下能够被远程基站模块502接收到。如上所述，(根据主车辆上参与定位例程的棒状天线的布置)远程基站控制模块502接收到的定位应答信号能够用于确定钥匙挂扣600到主车辆500的精确相对位置。
图8是说明根据本公开内容的示例性实施例的多波段识别与测距系统的相对范围的系统框图。一般说来，系统800包括一个安全区域，比如主车辆810的内部812。主车辆810包括远程基站控制模块502(如图5中所示)。主车辆810是一辆车辆，例如主车辆500。在各种实施例中，安全区域能够是针对其期望存在物理和/或功能访问限制的车辆、建筑物、房间、室外区域、装置等。
远程基站控制模块502耦合至棒状天线532、534、536和538，棒状天线532、534、536和538设置在主车辆810的各个位置(未示出)中以优化定位程序的性能。棒状天线532、534、536和538经设置使得定位程序能够确定钥匙挂扣600的相对位置(例如，钥匙挂扣600相对于与主车辆500相关联的参考点的极坐标或直角坐标)。棒状天线532、534、536和538还经设置使得定位程序能够确定钥匙挂扣600是否在主车辆810的内部812中。
示出了相对于主车辆810的各个传输范围。各个传输范围的实际界限响应于工作条件(例如，大气条件、无线电噪声、电池强度等)而变化。
范围814是LF轮询范围，其从主车辆的内部812延伸出并且向外达到约2米至4米。如上所述，提供LF轮询唤醒能力作为所公开的基于UHF唤醒轮询的后援(例如，在足够量的UHF噪声抑制了使用唤醒轮询的UHF信道的情况下，使用LF轮询唤醒)。
范围816是LFRSSI范围，其从主车辆的内部812延伸出并且向外达到约6米至10米。如上所述，范围816能够减少至达到约4米至6米的中间范围以节省功率(例如，在6米至10米范围内不需要定位钥匙挂扣时)。
范围818是UHF轮询范围，其从主车辆的内部812延伸出并且向外达到约10米或更远。如上所述，使用用于唤醒轮询的UHF信道与使用用于唤醒轮询的LF信道相比，节省了大量的功率。举例而言，提供基于LF信道的轮询唤醒能力作为基于UHF唤醒轮询的后援并且使用用于定位的LF信道与常规解决方案相比实现了功率的大幅降低并且保持了定位的精确度。
在实施例中，控制器(例如，微控制器或数字信号处理器)用于控制信号702、704、706和708的信号强度和/或极化。这些变量是软件可编程的，这为实施所公开的控制方案提供了更多灵活性并且提供了增强的能力以对于优化的系统性能的动态变化条件进行自适应调整。
在各种实施例中，上述部件能够在硬件或软件中(内部地或外部地)实现，并且如在本文中示出的能够与其他模块和部件共享功能。例如，天线622能够在设备的外部和/或基板(例如，电路板)上实现，其中被动进入设备610位于所述基板上。
远程UHF低功率唤醒功能和LF定位功能的组合能够用在各种实施例中，并且能够用于各种识别或定位服务。例如，电子钥匙能够以“智能卡-”和/或“身份识别卡-”设备的形式来体现，并且能够用于识别和定位携带这种电子钥匙的用户。所确定的识别和定位信息能够用于跟踪和/或控制授权用户的移动，即使在安全区域内也是如此。(安全区域无需由诸如墙壁、围栏、门等的物理边界来界定。)
上述各种实施例仅以举例的方式给出，而不应当被解释为对本公开所附权利要求的限制。本领域技术人员将容易认识到，在不遵循本文所示出并描述的示例性实施例和应用的情况下，并且在不脱离所附权利要求的真正精神和范围的情况下，可以做出各种修改和改变。

Claims (20)

1.一种控制系统，所述系统包括：
UHF发送器即超高频发送器，其经设置为用于将具有在UHF频率范围内的频率的UHF唤醒信号发送至配对的电子钥匙；
接收器，其用于响应于所述UHF唤醒信号接收所述配对的电子钥匙发送的确认应答；和
LF发送器即低频发送器，其经设置为响应于接收所述确认应答而发送LF定位信号，其中所述定位信号用于确定所述配对的电子钥匙的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述UHF发送器即超高频发送器和所述LF发送器由移动电源供电。
3.根据权利要求2所述的系统，其包括处理器，所述处理器用于评估所述确认应答以验证所述配对的电子钥匙并在所述确认应答经成功验证的情况下授权访问安全区域。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述安全区域位于用于运输所述移动电源的车辆内部。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述发送的LF定位信号从设置于车辆不同位置中的多个天线发送，且所述发送的LF定位信号用于确定所述配对的电子钥匙的确定的位置是否位于所述车辆内部。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述LF发送器被安装在所述车辆中。
7.根据权利要求6所述的系统，其包括LF发送器，所述LF发送器经设置为向配对的电子钥匙发送具有位于LF频率范围内的频率的LF唤醒信号，其中用于发送所述LF唤醒信号的所述LF发送器在发送所述LF唤醒信号时所消耗的功率比所述UHF唤醒发送器在发送所述UHF唤醒信号时所消耗的功率多。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述LF唤醒信号范围小于所述UHF唤醒信号范围。
9.根据权利要求7所述的系统，其中用于发送所述LF唤醒信号的所述UHF发送器经设置为在所述LF唤醒发送器发送两个LF唤醒信号之间发送一个或更多个UHF唤醒信号。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述LF唤醒信号响应于对经测量的UHF噪声量超过阈值的判断而发送。
11.根据权利要求7所述的系统，其包括所述电子钥匙。
12.一种电子钥匙，其包括：
UHF唤醒接收器即超高频唤醒接收器，其经设置为用于从配对的电子基站处接收具有位于UHF频率范围内的频率的唤醒信号；
发送器，其用于响应于所述唤醒信号生成所述配对的电子钥匙发送的确认应答；和
LF接收器即低频接收器，其经设置为在发送所述确认应答后接收LF定位信号，其中所述定位信号用于确定所述电子钥匙的位置。
13.根据权利要求12所述的电子钥匙，其中所述电子钥匙具有钥匙挂扣的物理形式。
14.根据权利要求12所述的电子钥匙，其中所述UHF唤醒发送器即超高频唤醒发送器和所述LF发送器由便携式电源供电。
15.根据权利要求14所述的电子钥匙，其中响应于接收到所述唤醒信号而发送的所述确认应答是UHF确认应答。
16.根据权利要求15所述的电子钥匙，其中所述LF接收器经设置为唤醒用于生成所述UHF确认应答的发送器。
17.一种验证的方法，所述方法包括：
从基站向配对的电子钥匙发送具有位于UHF频率范围内的频率的UHF唤醒信号；
响应于所述UHF唤醒信号在基站处接收从所述配对的电子钥匙发送的确认应答；及
响应于接收到所述确认应答而发送LF定位信号，其中所述定位信号用于确定所述配对的电子钥匙的位置。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述配对的电子钥匙由便携式电源供电，而所述基站由移动电源供电。
19.根据权利要求18所述的方法，其包括从所述基站向所述配对的电子钥匙发送具有位于LF频率范围内的频率的LF唤醒信号。
20.根据权利要求18所述的方法，其包括响应于接收到所述UHF唤醒信号和所述LF唤醒信号中的一种而唤醒所述电子钥匙。
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