CN106370094A - 用于车辆的利用磁场传感器的位置确定 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于车辆的利用磁场传感器的位置确定”。为了确定便携式装置(30)相对于车辆(10)的位置，执行以下步骤：借助于车辆(10)产生磁性场。借助于便携式装置(30)的磁场传感器(1)探测磁性场。评估磁性场，以便由此确定便携式装置(30)相对于车辆(10)的位置。

Description

用于车辆的利用磁场传感器的位置确定
技术领域
本发明涉及利用磁场传感器确定便携式装置相对于车辆的位置。
背景技术
文献US 2014/0266594 A1说明了一种用于利用便携式装置起动车辆的技术。
文献DE 197 12 911 A1公开了一种车辆的、作为车辆的无钥匙的访问系统的部件的磁场传感器。
文献JP 2003058795 A说明了一种用于出租车辆的系统，其中，信息借助于磁场传递。
根据现有技术，在很多车辆中使用PKE系统(Passive Keyless Entry/Go -system，即，被动式无钥匙进入/进入系统)，其使得用户能够使用车辆，其中，用户仅随身携带对车辆合法的钥匙，但不必操纵钥匙，以激活车辆的确定的功能。然而，在没有随身携带对车辆合法的钥匙的情况下，不可使用车辆。
发明内容
因此，本发明的目的是，可代替钥匙利用其他的便携式装置、尤其智能手机来使用车辆。
根据本发明，该目的由此实现，即，根据权利要求1所述的用于确定便携式装置相对于车辆的位置的方法、根据权利要求8所述的用于激活车辆功能的方法、根据权利要求9所述的便携式装置、根据权利要求10所述的系统和根据权利要求14所述的计算机程序产品。从属权利要求限定了本发明的优选的且有利的实施方式。
在本发明的范围中，提供了一种用于确定便携式装置、尤其智能手机相对于车辆的位置的方法。在此，根据本发明的方法包括以下步骤：
• 通过车辆产生磁场。车辆产生尤其以其LF天线(Low Frequency：低频；LF天线在kHz范围中运转)交变场，例如电磁场。电磁场具有在一定程度上作为组成部分或分量的所述磁场。
• 借助于便携式装置的磁场传感器探测磁场或磁性场。
• 评估探测的磁场，以便由此确定便携式装置在磁场内并且因此相对于车辆的位置。在得知电磁场和因此磁场的位置和大小的情况下并且在得知车辆在磁场内的位置的情况下可通过确定便携式装置在磁场内的位置还确定便携式装置相对于车辆的位置。
根据现有技术，无线钥匙的LF天线用于探测车辆的电磁场并且因此用于进行位置确定，而根据本发明，电磁场(更确切地说电磁场的磁场份额)通过磁场传感器来探测。因为用于实现例如罗盘功能的磁场传感器存在于大多数智能手机中，有利地不需要智能手机的用于实现本发明的硬件改动。因此，使用天线来相对于车辆进行位置确定在便携式装置方面不是所需要的，从而在本发明的范围中说明的便携式装置有利地不包括用于相对于车辆进行位置确定的天线。尤其使用LF天线在便携式装置方面不是所要求的，从而在本发明的范围中说明的便携式装置有利地不包括LF天线。
按照一优选的根据本发明的实施方式，可在评估磁性场时考虑到地磁场。在该实施方式中例如在校准过程的范围中探测地磁场或读入地磁场的制图的结果，以便然后可根据地磁场评估探测的磁性场。
在该实施方式中，将由磁场传感器探测的测量结果在一定程度上解释为由车辆产生的磁性场和地磁场的叠加。因此，在知晓地磁场的情况下可算出地磁场在相应的测量结果中的份额，以便在评估时仅考虑由车辆产生的磁性场的份额。
在此，磁场传感器尤其设计成，仅探测电磁场的作为磁性场的磁场分量。换言之，磁场传感器有利地设计成仅探测由车辆产生的电磁场的磁场分量(一个或多个)(并且不探测电场分量或电磁场分量)。换句话说，磁场传感器还可探测静态磁场的强度和方向。
作为磁场传感器，在此可使用霍尔传感器或所谓的xMR传感器。
在此，霍尔传感器尤其基于霍尔效应。在此，xMR传感器尤其理解成薄膜传感器，其在磁场的磁通量的影响下改变其(欧姆)阻抗。xMR传感器还被称为x磁阻。例如区分成AMR传感器(其基于各向异性的磁阻效应)、CMR传感器(其基于庞磁阻效应)、GMR传感器(其基于GMR效应或巨磁阻效应)和TMR传感器(其基于隧穿磁电阻或TMR效应)。
通常来说，便携式装置包括发送器件，以建立至车辆的无线路径，并且以便将便携式装置的位置或磁场传感器的测量结果或磁性场的场强通过无线路径传递给车辆。无线路径例如基于蓝牙、WLAN、GSM和/或移动通信。在此，磁场测量值的传输尤其以完整和真实的方式实现，由此车辆可检验或证实测量结果没有歪曲(完整)并且还源自正确的便携式装置(真实)。为此，便携式装置可在传递测量结果时以加密的秘密工作(测量结果例如可借助于加密的机密译成密码)，其对于车辆还是已知的。
通过无线路径还可根据便携式装置相对于车辆的位置借助于挑战应答机制验证，便携式装置是否对于车辆具有合法性。
在挑战应答机制中，车辆通过无线路径例如发送请求(挑战)，根据其便携式装置查验便携式装置具有确定的信息，而没有在此自己泄漏该信息。请求例如可包括确定的字符串，其然后通过便携式装置借助于确定的算法(该算法以预定的密码工作)进行转换并且回传给车辆。借助于便携式装置的响应，车辆可验证便携式装置是否识别确定的信息(确定的密码)并且由此是否对于车辆合法。
此外，在本发明的范围中提出了一种用于激活车辆功能的方法，其包括以下步骤：
• 根据上述说明的用于确定便携式装置的位置的根据本发明的方法确定便携式装置(尤其智能手机)相对于车辆的位置。
• 探测便携式装置对于车辆的合法性。借助于该步骤验证便携式装置对于车辆是否合法，这例如可借助于之前说明的挑战应答机制执行。
• 根据探测的合法性和确定的位置激活车辆功能。即，如果一方面便携式装置对于车辆合法，并且如果另一方面便携式装置相对于车辆的位置相应于确定的功能，仅在此时可激活该或确定的车辆功能。
为了激活确定的车辆功能，需要得知便携式装置相对于车辆的位置。如果对于车辆合法的便携式装置探测到在车辆之内，仅在此时通常例如可起动车辆的驱动马达。当用于激活车辆功能的根据本发明的方法使用用于确定便携式装置相对于车辆的位置的根据本发明的方法时，之前说明的优点(例如使用商业上可得的智能手机)同样适用于用于激活车辆功能的根据本发明的方法。
在本发明的范围中，还提供便携式装置(尤其智能手机)，其包括磁场传感器和评估器件。在此，磁场传感器设计成探测磁性场(尤其作为由车辆产生的电磁场的磁场份额)。评估器件设计成根据由磁场传感器探测的磁性场的测量结果确定便携式装置在磁性场中的位置。
便携式装置可有利地借助于其磁场传感器确定其在磁场内并且因此在电磁场内的位置。如果电磁场和因此磁性场或磁场的发生器(例如车辆)在磁场中的位置已知，便携式装置可有利地借助于其在磁场中的位置还确定其相对于发生器(例如车辆)的位置。
在本发明的范围中还提供了一种系统，其包括车辆、便携式装置和评估器件。在此，车辆包括一个或多个天线(例如LF天线)，以产生电磁场。便携式装置包括磁场传感器，以利用该磁场传感器探测作为电磁场的磁场份额的磁性场。评估器件设计成根据由磁场传感器探测的磁性场的测量结果(例如测得的场强)确定便携式装置在磁性场内并且因此相对于车辆的位置。
根据本发明的系统的优点基本上相应于之前详细阐述的根据本发明的方法的优点，从而取消对该优点的重述。
根据本发明，存在系统的以下实施方式：
• 根据第一实施方式，评估器件布置在便携式装置内，从而在该实施方式中在便携式装置内评估探测的场强，并且在便携式装置内确定相对于车辆的位置。
• 根据第二实施方式，评估器件布置在车辆内。在该第二实施方式中，便携式装置包括发送器件，以将磁场传感器的测量结果或原始数据传递给车辆的接收器件并且由此传递给车辆。在该第二实施方式中，测量结果在车辆内进行评估，并且因此在车辆内确定便携式装置相对于车辆的位置。
在本发明的范围中，还可提供一种车辆，其包括以便产生电磁场的一个或多个天线、接收器件和评估器件。接收器件设计成通过无线电接收尤其在电磁场内的便携式装置的磁场传感器的测量结果或原始数据。评估器件设计成根据磁场传感器的测量结果确定便携式装置在电磁场内的位置并且因此相对于车辆的位置。
根据本发明的车辆尤其设计成执行之前说明的根据本发明的方法。
最后，在本发明的范围中提供一种计算机程序产品，尤其计算机程序或软件，其可加载到便携式装置的存储器中。如果计算机程序产品在便携式装置的控制系统中运行利用，计算机程序产品可实施根据本发明的方法的所有的或各种之前说明的实施方式。在此，计算机程序产品可能需要程序工具，例如库和辅助功能，以实现方法的相应的实施方式。换言之，利用针对计算机程序产品的权利要求尤其保护计算机程序或软件，利用其可执行用于确定便携式装置相对于车辆的位置的根据本发明的方法或用于利用便携式装置激活车辆功能的根据本发明的方法的上述说明的实施方式。在此，软件可为源代码(例如C++)，其还必须编译(译出)和结合或仅仅说明，或为可实施的软件代码，其为了实施仅还需要加载到相应的计算单元或控制装置中。
利用本发明可有利地使用具有磁场传感器的商业上可得的智能手机，以确定智能手机相对于车辆的位置。在此，安装在车辆中的LF天线为了密钥搜索产生电磁场的序列。该场含有强的磁分量，其利用智能手机的磁场传感器探测并且可进行评估以相对于车辆进行位置确定。在便携式装置或智能手机中的磁场传感器(或罗盘)通过由车辆的LF天线产生的电磁场的磁场份额解谐，其中，探测解谐的大小并且以合适的算法进行评估，以便由此确定便携式装置在场内并且因此相对于车辆的位置。
本发明尤其适合于机动车。本发明显然不限于优选的应用范围，而是还可用于船舶或飞机以及轨道约束的车辆或轨道引导车辆。设置可考虑用于静态对象(例如用在建筑技术中)。
附图说明
下面借助优选的根据本发明的实施方式参考附图详细说明本发明。
在图1中示出了在由车辆产生的电磁场内的不同的位置处的便携式装置。
在图2中示意性地示出了根据本发明的便携式装置和根据本发明的系统。
参考标号列表
1 磁场传感器
2、2’ LF天线
3 控制系统
4 天线
5 控制系统
6 天线
7 存储器
10 车辆
20 装置
30 智能手机
40 系统。
具体实施方式
在图1中示出了车辆10，其三个LF室内天线2并且在车辆10的门把附近包括两个LF室外天线2’。此外，在图1中示出了在两个不同的位置(一个是在车辆内部空间中，一个是在车辆10外部)的移动终端设备(便携式装置)30。车辆10借助于其五个LF天线2、2’产生电磁场。便携式装置30借助于其磁场传感器(参见图2)探测电磁场的磁场分量。例如借助于磁场分量的场强的时间走向和/或方向可确定便携式装置30在电磁场中的位置。因为还已知车辆10在电磁场中的位置，因此还可通过便携式装置30在电磁场中的位置确定便携式装置30相对于车辆10的位置。
因此，根据本发明，对于在图1中示出的示例，可针对便携式装置30的两个示出的位置确定，便携式装置30在车辆10之内还是在车辆10之外。为此，移动终端设备30的磁场传感器或罗盘传感器探测由相应的LF天线2、2’产生的场的磁场份额。移动终端设备30于是可借助于其磁场传感器的测量结果确定其相对于相应的LF天线2、2’的位置，并且由此确定其相对于车辆10的位置。
在图2中示意性地示出了车辆10、在车辆10中的装置20、便携式装置30和系统40，系统包括装置20和便携式装置30。车辆10的装置20本身除了控制系统3之外还包括LF天线2和蓝牙天线4。便携式装置30除了控制系统5之外还包括磁场传感器1、蓝牙天线6和存储器7，在其中例如可存储呈根据本发明的方法的形式的软件。
为了可辨别对车辆10合法的钥匙(或对车辆10合法的便携式装置30)是在车辆10内还是在车辆10外，LF天线2产生电磁场。电磁场的磁场分量通过磁场传感器1来探测。便携式装置30通过相应的无线路径(在示出的示例中通过蓝牙天线4、6)或者将相对于车辆10的位置(尤其便携式装置30在车辆10内或在车辆10外的信息)，或者关于其磁场传感器1的测量结果的信息传递给车辆10。在第二种情况下，车辆10借助于关于测量结果的信息确定便携式装置30的位置(尤其便携式装置30是在车辆10内或者是在车辆10外)。此外，通过经由无线路径在车辆10方面或在车辆10中的装置20方面进行通信确定，便携式装置30是否具有车辆10的合法性。根据传递的位置(尤其便携式装置30是在车辆10内或者是在车辆10外的信息)和合法性，车辆10开启确定的车辆功能以便激活。

Claims (15)

1.一种用于确定便携式装置(30)相对于车辆(10)的位置的方法，包括以下步骤：
借助于所述车辆(10)产生磁性场，
借助于所述便携式装置(30)的磁场传感器(1)探测磁性场，并且
评估磁性场，以便由此确定所述便携式装置(30)相对于所述车辆(10)的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，评估磁性场包括考虑到地磁场。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述便携式装置是智能手机(30)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器(1)设计成仅仅探测电磁场的作为磁性场的磁场分量。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器(1)包括霍尔传感器或xMR传感器。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述便携式装置(30)的位置或所述磁场传感器(1)的测量结果通过无线路径从所述便携式装置(30)传递给所述车辆(10)，并且所述无线路径基于蓝牙、WLAN、GSM和/或移动通信。
7.根据权利要求所述的方法6，其特征在于，通过挑战应答机制经由无线路径根据所述便携式装置(30)的位置验证所述便携式装置(30)对于所述车辆(10)的合法性。
8.一种用于激活车辆功能的方法，包括以下步骤：
通过根据上述权利要求中任一项所述的方法确定便携式装置(30)相对于所述车辆(10)的位置，
探测便携式装置(30)的合法性，并且
根据合法性和位置激活车辆功能。
9.一种便携式装置，其包括磁场传感器(1)和评估器件(5)，
其中，所述磁场传感器(1)设计成探测磁性场，
其中，所述评估器件设计成根据由所述磁场传感器(1)探测的磁性场的测量结果确定所述便携式装置(30)的位置。
10.根据权利要求9所述的便携式装置，其特征在于，所述便携式装置设计成执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一种系统，其包括车辆(10)、便携式装置(30)和评估器件(5)，
其中，所述车辆(10)包括至少一个天线(2)，以产生电磁场，
其中，所述便携式装置(30)包括磁场传感器(1)，
其中，所述磁场传感器(1)设计成探测电磁场的磁场份额，并且
其中，所述评估器件(5)设计成根据由所述磁场传感器(1)探测的磁场份额的测量结果确定所述便携式装置(30)相对于所述车辆(10)的位置。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述评估器件(5)布置在所述便携式装置(30)中，或者所述评估器件(5)布置在所述车辆(10)中，并且所述便携式装置包括发送器件(6)，以便将所述磁场传感器(1)的测量结果发送给所述车辆(10)。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述系统(40)设计成执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
14.一种计算机程序产品，其包括程序，并且该计算机程序产品可直接加载到便携式装置(30)的存储器(7)中，利用程序工具，以当便携式装置(30)的控制系统(5)中实施所述程序时，实施方法的所有步骤，
其中，方法包括以下步骤：
借助于所述便携式装置(30)的磁场传感器(1)探测磁性场，并且
评估磁性场，以便由此确定所述便携式装置(30)的位置。
15.根据权利要求14所述的计算机程序产品，其特征在于，方法包括根据权利要求2-8中任一项所述的方法的特征。
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