CN109073738A - 用于评估识别器和车辆之间的距离的方法、相关联电子单元和识别器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于评估将装配有第一无线通信模块(24)的识别器(20)和装配有第二无线通信模块(14)的车辆(10)分开的距离(d)的方法，包括以下步骤：在第一无线通信模块(24)和第二无线通信模块(14)之间建立无线链接(L)；基于在所建立的无线链接(L)中涉及的电磁信号的传播时间估计所述距离(d)；当识别器(20)进入车辆(10)发射的信号(S)的范围中时，通过借助识别器(20)测量所述被发射信号(S)的强度而评估所述距离(d)。还描述了一种相关联的电子单元和识别器。

Description

用于评估识别器和车辆之间的距离的方法、相关联电子单元 和识别器
技术领域
本发明涉及用于评估识别器和车辆之间的距离的技术，所述识别器通常被车辆用户携带。
其更特别地涉及一种用于评估将识别器和车辆分开的距离的方法，且涉及相关联的电子单元和识别器。
本发明特别有利地应用于低频发射器模块产生信号的情况中，所述信号的强度被测量以便评估上述距离。
背景技术
已知使用典型地通过车辆用户携带的识别器来检测用户的接近，且然后自动命令车辆的至少一个功能(诸如车门的解锁)。
例如，为此目的设置车辆的低频模块来产生具有给定范围的电磁信号(具有典型地小于150kHz的频率)。
当识别器进入通过车辆发射的信号的范围内时，其发射响应包，以便指示其存在，然后在识别器和车辆之间建立通信，由此通常使得可以(特别地，如果识别器确实对应于相关车辆的话)实施上述功能。
另外，识别器执行通过低频发射器模块产生的信号的强度的测量，由此允许其准确地评价将识别器和车辆分开的距离(利用表示接收信号强度指示的通常称为RSSI的技术)。
该距离通常经由如上建立的通信传递至车辆，由此允许车辆知道距用户的距离，且仅在用户足够靠近车辆时实施一定功能。
总之，希望增加这样的系统的范围，以便尽可能早地检测用户的到达，且尽可能快地评估将车辆和识别器分开的距离。
但是，在上述系统中，这样的范围增加要求低频发射器模块的尺寸增加(且因此质量和成本的增加)，其快速抵消了该方案在准确度方面具有的益处。
发明内容
在该背景下，本发明提出一种用于评估将装备有第一无线通信模块的识别器和装备有第二无线通信模块的车辆分开的距离的方法，包括以下步骤：
-在第一无线通信模块和第二无线通信模块之间建立无线链接；
-基于在所建立的无线链接中涉及的电磁信号的传播时间估计所述距离；
-当识别器进入在车辆处发射的信号的范围中时，通过借助识别器测量所述被发射信号的强度而评估所述距离。
识别器和车辆之间的而距离由此首先在所建立的无线链接的背景下被估计，而不需要在车辆处发射专门信号。
基于专门信号的强度测量的距离评估——该测量相对准确——可由此仅在第二阶段发生，当识别器靠近车辆时。
由此可以相对较早地检测用户到达，且估计他距车辆的距离(一旦识别器进入无线链接的范围)，而没有必须增加用于发射专门信号的模块的尺寸。但是，一旦用户足够接近车辆(识别器进入专门信号的范围)，即可获得专门信号的强度测量的准确性优势，这特别地有利，因为准确的评估在车辆附近总是被期望的。
根据可选的且因此非限制性的特征：
-该方法包括从识别器经由所建立的无线链接向车辆传递被评估的距离的步骤；
-该方法包括当所述被估计距离小于预确定值时激活所述被发射信号的发射的步骤；
-该方法包括在建立无线链接的步骤之前经由第二无线通信模块发射至少一个广告包的步骤；
-所建立的无线链接具有大于10m的范围；
-所述被发射信号具有小于10m的范围；
-所述被发射信号具有小于150kHz的频率；
-在所建立的无线链接中涉及的电磁信号具有大于1MHz的频率；
-所建立的无线链接是蓝牙低能类型。
本发明还提出一种用于车辆的电子单元，包括用于实现在识别器装备有的第一通信模块和车辆装备有的第二通信模块之间建立无线链接的的模块；用于基于在所建立的无线链接中涉及的电磁信号的传播时间确定距离或用于接收基于在所建立的无线链接中涉及的电磁信号的传播时间估计的距离的模块；用于命令在车辆处发射信号的模块；和用于接收在识别器处通过测量所述被发射信号的强度评估的距离的模块。
最后，本发明还提出一种识别器，包括用于实现在识别器装备有的第一通信模块和车辆装备有的第二通信模块之间建立无线链接的的模块；用于基于在所建立的无线链接中涉及的电磁信号的传播时间确定距离或用于接收基于在所建立的无线链接中涉及的电磁信号的传播时间估计的距离的模块；用于测量在车辆处发射的信号的强度的模块；和用于基于被测量强度评估距离的模块。
在以上对方法陈述的可选特征可以可选地应用于这样的电子单元或这样的识别器。
当上述装置(电子单元、识别器)包括处理器和存储器，所述存储器特别地储存能够被处理器执行的指令，每个上述模块可在实际中通过处理器执行特定组指令而实施，所述特定组指令储存在存储器中(可行地与在处理器外部的电路协作，诸如通信模块)。
附图说明
参考附图作为非限制例子提供的以下说明将辅助本发明的理解以及其可被如何实施。
在附图中：
图1示意性地示出系统的主元件，本发明能够在该系统中实施；
图2是示出在图1的系统中执行的示例方法的流程图；和
图3是示出超时机制的流程图，所述超时机制可行地在图2的方法结束时实施。
具体实施方式
图1示意性地示出系统的主元件，本发明能够在该系统中实施。
这样的系统包括车辆10和识别器20。
车辆10装备有电子控制单元11、低频发射器模块12和通信模块14。
电子控制模块11例如包括微处理器和存储器。存储器特别地储存程序指令，当它们被微处理器运行时，允许电子控制单元11实施以下所述的方法。存储器还储存在这些方法期间被使用的值或参数(如以下解释的)，例如在车辆10和识别器20之间的估计距离、预确定距离d0和预限定距离d1。
作为变体，电子控制单元11可以专用集成电路(或ASIC)的形式具体实施。
低频发射器模块12包括天线(例如以绕线铁素体的形式制造)，其被设计为在电子控制单元11命令时发射低频电磁信号S(典型地具有小于150kHz的频率)。
通信模块14被设计为建立与其他电子设备的无线链接，在该情况下为蓝牙低能量(或BLE)类型的链接。通信模块14因此还包括天线(例如以导电迹线的形式制造)，其被设计为发射和接收高频电磁信号(典型地具有大于1MHz的频率，或甚至500MHz)，在该情况下在2.4GHz的频带中。
识别器20通常被车辆10的用户携带，且使得可以命令车辆10的一些功能(例如车辆10的门的解锁)，特别地当其被带到接近车辆10时，如以下所解释的。识别器20可此外可行地包括命令按钮，通过其用户能够命令车辆10的至少一些前述功能或其他功能。
识别器20包括控制单元22、通信电路24和测量电路26。
控制单元22例如通过微处理器和存储器具体实施。存储器特别地储存程序指令，当它们被微处理器执行时，允许控制单元22实施以下所述的方法。存储器还储存在这些方法期间被使用的值或参数，例如表示由测量电路26所测量的强度的信息项，以及将车辆10和识别器20分开的距离，如基于该信息项所估计的。
作为变体，控制单元22可以专用集成电路的形式具体实施。
通信电路24被设计为建立与其他电子设备的无线链接(在该情况下为蓝牙低能量或BLE类型)，特别地经由上述通信模块14建立与车辆10的电子控制单元11的无线链接。
通过在车辆10的通信模块14和识别器20的通信电路24之间建立的无线链接L，数据能够在车辆的电子控制单元11和识别器20的控制单元22之间交换，如以下所解释的。
测量电路26就其本身而言被设计为测量通过车辆10的低频发射器模块12的天线发射的电磁信号S在识别器20处的强度(根据表示接收信号强度指示的称为RSSI的技术)，且将指示被测量强度的信息项传达至控制电路22。
如上所解释的，控制电路22能够就此推导车辆10和识别器20之间的距离。
图2示出刚刚描述的系统中执行的示例性方法。
在该方法开始时，通信模块14进入广告模式，在该模式中，其发射广告包ADV，如图2中的步骤E2所示。例如在电子控制单元11命令时，通信模块14进入这样的模式。
在这样的模式中，通信模块14周期性地发射广告包ADV(例如以0.5s至5s的周期，在该情况下为1s至2s的周期)，等待来自另一电子设备的响应。
由此，如步骤E4所示，通信模块14确定其是否接收响应，并如果不是的话，回到步骤E2(箭头N)。
就其本身而言，识别器20的通信电路24进入扫描模式，例如在控制单元22命令时。在该模式中，通信电路24检测被其他电子设备发射的潜在广告包的到达。
由此，当识别器20(以及其通信电路24)到达车辆10的通信模块14的范围中时(实际上在距车辆10的大约35m的距离处)，在步骤E6中，通信电路24(在等于广告包ADV的发射周期的最大值的时间段内)接收通过通信模块14发射的广告包ADV，且作为响应，发射响应包REP。
这样的响应包REP例如是连接请求(CONNECT_REQ包)，其使得可以建立通信模块14和通信电路24之间的连接。
当通信模块14接收响应包REP时，其在步骤E8中继续其处理操作(跟随步骤E4的确定的箭头P)。
作为变体，可还设想，为了建立连接的目的，识别器20的通信电路24进入广告模式，在该模式中，其发射广告包ADV，且设想车辆10的通信模块14进入扫描模式。这样的方案使得可以减小识别器20的电力消耗。
在任意情况下，在如上所述的交换之后，连接(无线链接L)在通信模块14和通信电路24之间建立，且车辆10的电子控制单元11和识别器20的控制单元22因此能够通过在彼此之间交换数据而执行各种处理操作(或甚至分别用于电子控制单元11的步骤E8和用于控制单元22的步骤E10)。
这些处理操作例如包括通过电子控制单元11验证识别器20。在该情况下，该方法仅在该验证成功时如上继续。
步骤E8和E10的处理操作还包括如下步骤：基于在连接L的背景下使用的电磁信号的传播时间，典型地通过测量被接收信号的到达时间(或TOA)或通过测量被接收信号的相位，估计将车辆10和识别器20分开的距离d。这样的估计例如利用在文章‘High-Precision2.5GHz DSSS RF Ranging’,by B.D.Farnsworth and D.W.A.Taylor,ENSCO Inc中描述的技术执行。
实践中，距离d可通过电子控制单元11估计，例如特别地基于与所述传播时间相关且从通信模块14接收的信息。作为变体，距离d可在识别器20内估计(例如通过控制单元22)，且然后经由建立的连接L传递至电子控制单元11。
电子控制单元11在步骤E12中确定由此估计的距离d是否小于预确定距离d0(例如d0＝15m)。
如果不是(箭头N)，该方法回到步骤E8。可由此设置，只要该距离d大于预确定距离d0，则周期地以给定的第一周期(例如2s至5s)估计距离d，在该情况下，每3秒(即，对于以5km/h行走的用户大约每4米)。
在肯定性情况下，在步骤E12(箭头P)中，电子控制单元11命令车辆10的初始功能的激活(步骤E14)，特别地例如车辆外部镜的展开、车辆一些灯或车辆10的内部照明(诸如座舱灯)或外部照明(诸如门把手或门栏的照明)的供电。
作为变体，当被估计距离(如下在步骤E18中描述的)小于比一预确定距离d0小的给定临界值(例如等于10m)时，初始功能的激活将被命令。
电子控制单元11此外在步骤E16中命令通过低频发射器模块12的低频电磁信号S的发射的激活。
低频发射器模块12被设计为具有小于预确定距离d0的范围(在该情况下为5m的量级)，从而当用户在预确定距离d0量级的距离处时，测量电路26不给出任何指示，即使低频发射器模块被激活。
需注意，利用具有相对短范围的低频发射器模块12使得可以以有限的体积和质量选择低频发射器模块12的相对简单的设计。
电子控制单元11和控制单元22则继续它们的经由无线链接的交换(分别在标记为E18和E20的步骤中)，所述无线链接建立在通信模块14和通信电路24之间。
在这些交换期间，电子控制单元11和/或控制单元22实施，基于在所建立连接的背景下使用的电磁信号的传播时间估计将车辆10和识别器20分开的距离d的步骤，如以上关于步骤E8和E10所述的。
可设置为，只要距离d小于预确定距离d0(且只要没有从识别器20接收到基于通过测量电路26执行的测量而被计算的距离估计值)，则周期性地以给定的第二周期(短于上述第一周期，例如为0.5s至2s)估计距离d，在该情况下，每1.5秒(也就是说对于以5km/h行走的用户为大约每2米)。
如上所述，由此估计的距离d可以可行地在该距离d落到预确定临界值以下时用于命令初始功能的触发。
识别器20的控制单元22还周期性地确定(在步骤E22中)测量电路26是否正向其传递指示低频信号S的被测量强度的信息项(这在识别器20进入低频发射器模块12的范围时发生)。
如果不是的话(箭头N)，该方法回到步骤E20，特别地出于基于在所建立连接的背景下使用的电磁信号的传播时间继续周期性确定将车辆10和识别器20分开的距离d的目的。
作为对比，如果测量电路26检测到通过低频发射器模块12产生的低频信号S且将指示该信号S的强度的信息项传递至控制单元22(在步骤E22中的箭头P)，则基于该信息项，控制单元22估计将车辆10和识别器20分开的距离d，且在步骤E24中，将被估计的距离d经由在通信模块14和通信电路24之间建立的无线链接L传递至车辆10的电子控制单元11。
电子控制单元11在步骤E26中接收被估计的距离d，且由此能够在其操作期间使用该被估计的距离d，特别地以便准确地定位用户(基于被测量电路26测量的信号的距离d的估计为0.1m的量级，且通常比基于在所建立连接L的背景下使用的电磁信号的传播时间执行的估计更准确)。
电子控制单元11可特别地将被估计的距离d与一个或多个距离临界值比较，例如可行地以便激活初始功能(在变体中，这些没有在上述步骤E14中激活)，或解锁车辆10的门(通常在小于用于激活初始功能的距离的距离处)。
车辆10的电子控制模块11和识别器的控制模块22可以可行地继续它们的交换，如在步骤E28和E30中示意性地示出。但是，在该步骤中(尽管其仍可被设想)，不是必须基于电磁信号的传播时间估计该距离d。
控制单元22的操作则回到步骤E22，以便确定测量电路26是否(仍)正向其传递指示低频信号S的被测量强度的信息项。
图3是示出超时机制的流程图，所述超时机制可以可行地在图2的方法结束时实施。
当电子控制单元11第一次从识别器20的控制单元22接收到基于由测量电路26所执行的强度测量而被估计的距离d(上述步骤E26的第一次执行)时，图3的方法开始。
电子控制单元11则在步骤E50中触发计时器t。
电子控制单元11则在步骤E52中确定是否从识别器20的控制单元22接收到新的被估计距离值d，例如在给定时间段(典型地为100ms至500ms)内。
如果在给定时间段内没有接收到新的被估计距离值d(图3中的箭头N)，则该方法通过已经描述的步骤E18继续(特别地，在该情况下，考虑识别器20已经离开低频发射器模块12的范围，且电子控制单元11因此有效地回到步骤E18的情况)。
如果接收到新的被估计距离值d(在步骤E52中的箭头P)，该新的值在步骤E54中由电子控制单元11使用，例如以确定用户是否正接近车辆或他是否正围绕车辆移动。
电子控制单元11则在步骤E56中确定计时器t是否达到预确定第一值T1(例如小于1分钟)。
如果不是的话(也就是说，如果计时器t还没有达到预确定的第一值T1或如果计时器t在前一迭代期间已经到达预确定值T1且因此已经超过该预确定的第一值)，该方法则通过在以下描述的步骤E62继续。
当计时器t到达值T1时(在步骤E56中的箭头P)，电子控制单元在步骤E58中确定被估计的距离d(在步骤E52的前一实施期间从识别器20接收)是否大于预限定距离d1(预限定距离d1例如为0.5m至2m，在该情况下d1＝1m)。
如果不是(在步骤E58中的箭头N)，该方法回到步骤E52。
作为对比，如果被估计的距离d大于预限定的距离d1(且此外，如上所述，如果距离d在持续等于预确定的第一值T1的时间段内基于被测量电路26执行的强度测量而被规律地估计)，在步骤E60中，电子控制单元1命令通过低频发射器模块12产生的信号S的强度减小(这导致低频发射器模块12的范围减小)。
当用户在小于低频发射器模块12的最大范围且大于预限定距离d1的距离处保持不可忽略的时间段(等于预确定第一值T1的时间段)，低频发射器模块12的电力消耗由此减小。
应注意，确定步骤的频率可以可行地增加，这取决于通过低频发射器模块12产生的信号S的被测量强度且取决于车辆10和识别器20之间的距离，由此使得可以减小系统的反应时间(但是由于上述强度减小而没有增加电力消耗)。
该方法则通过如上所述的步骤E52继续。需注意，步骤E52的实施则可以可行地导致步骤E18，如之前指示的，特别地如果通过低频发射器模块12产生的信号S的强度减小导致识别器20不再处于低频发射器模块12的(新)范围内。
现给出步骤E62的描述，其中，该方法如之前所指示的在计时器t没有对应于预确定的第一值T1时终止。
电子控制单元11则在步骤E62中确定计时器t是否达到预确定第二值T2(例如为2分钟至10分钟)。
如果不是(在图3中的箭头N)，该方法回到步骤E52。
在肯定性情况下(图3中的箭头P)，这意味着用户已经保持在低频发射器模块12的范围(其已经可行地减小，如上所指)内持续等于该预确定第二值T2的时间段，而没有执行诸如打开车门或起动车辆的动作。
电子控制单元11在该情况下停止低频发射器模块12的操作(步骤E64)，由此防止通过低频发射器模块12的任何电力消耗。
电子控制单元11可则通过基于在无线链接L中涉及的电磁信号的传播时间进行估计而确定(在步骤E66中，且可行地周期性地)车辆10和识别器20之间的距离，所述无线链接L建立在通信模块14和通信电路24之间，如之前关于步骤E8和E18所述。

Claims (10)

1.一种用于评估将装备有第一无线通信模块(24)的识别器(20)和装备有第二无线通信模块(14)的车辆(10)分开的距离(d)的评估方法，包括以下步骤：
-在第一无线通信模块(24)和第二无线通信模块(14)之间建立无线链接(L)；
-基于在所建立的无线链接(L)中涉及的电磁信号的传播时间来估计(E8；E10；E18；E20)所述距离(d)；
-当识别器(20)进入在车辆(10)处发射的信号(S)的范围中时，通过借助识别器(20)测量所述被发射信号(S)的强度而评估(E24)所述距离(d)。
2.如权利要求1所述的评估方法，包括从识别器(20)经由所建立的无线链接(L)向车辆(10)传递(E24)被评估的距离的步骤。
3.如权利要求1或2所述的评估方法，包括当所述被估计距离小于预确定值(d0)时激活所述被发射信号(S)的发射的步骤。
4.如权利要求1至3中的一项所述的评估方法，包括在建立无线链接(L)的步骤之前经由第二无线通信模块(14)发射至少一个广告包(ADV)的步骤。
5.如权利要求1至4中的一项所述的评估方法，其中，所建立的无线链接(L)具有大于10m的范围，且其中，所述被发射信号(S)具有小于10m的范围。
6.如权利要求1至5中的一项所述的评估方法，其中，所述被发射信号(S)具有小于150kHz的频率。
7.如权利要求1至6中的一项所述的评估方法，其中，在所建立的无线链接(L)中涉及的电磁信号具有大于1MHz的频率。
8.如权利要求1至7中的一项所述的评估方法，其中，所建立的无线链接(L)是蓝牙低能类型。
9.一种用于车辆(10)的电子单元(11)，包括：
-用于实现在识别器(20)装备有的第一通信模块(24)和车辆(10)装备有的第二通信模块(14)之间建立无线链接(L)的的模块；
-用于基于在所建立的无线链接(L)中涉及的电磁信号的传播时间确定距离或用于接收基于在所建立的无线链接(L)中涉及的电磁信号的传播时间估计的距离的模块；
-用于命令在车辆(10)处发射信号(S)的模块；和
-用于接收在识别器(20)处通过测量所述被发射信号(S)的强度评估的距离的模块。
10.一种识别器(20)，包括：
-用于实现在识别器(20)装备有的第一通信模块(24)和车辆(10)装备有的第二通信模块(14)之间建立无线链接(L)的的模块；
-用于基于在所建立的无线链接(L)中涉及的电磁信号的传播时间确定距离或用于接收基于在所建立的无线链接(L)中涉及的电磁信号的传播时间估计的距离的模块；
-用于测量在车辆(10)处发射的信号(S)的强度的模块(26)；和
-用于基于被测量强度评估距离的模块。
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