CN113382386B - 一种应用在车辆迎宾系统中的uwb时隙调度系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统及方法，通过对车辆周边的UWB信号的监测，根据监测到的UWB信号的时间，自动安排UWB定位单元与相应的数字车钥匙之间的UWB信号交互时隙；UWB定位单元与相应的数字车钥匙按照安排好的时隙进行UWB信号通信，能避开其他周边设备发出的UWB信号，解决了在同一个区域内存在多辆车和多个数字车钥匙频繁发射和接收UWB信号间的干扰问题，从而达到数字车钥匙能够在自己车辆周边使用时避免干扰，达到提高使用数字车钥匙时的用户体验的效果。本发明综合考虑了本车及周边UWB信号干扰的情况，能够实现本车辆时隙自动调度，从而避免干扰，达到更好的迎宾效果。

Description

一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆迎宾系统领域，特别涉及一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统及方法。
背景技术
随着移动终端、物联网以及工业互联网的快速发展，汽车也更加智能化，其中车辆解锁已经从传统的机械车钥匙解锁方式逐步转换为更加方便和智能的数字车钥匙，当载有车钥匙的车主人位于车周边不同位置和距离时车辆如何根据车钥匙位置做好迎宾服务成为当前人们更加关注的问题。
在现有技术中基于UWB、NFC、蓝牙其中任意组合的迎宾方案非常多，但是在使用UWB技术对数字车钥匙进行定位或者测距时，需要数字车钥匙和车辆上预先布置好的锚节点进行频繁相互通信，在同一个区域内如果有多辆车并且有多个数字车钥匙（车主人带着车钥匙）在周边的情况下，那么若干个数字车钥匙与若干车辆间均会频繁发射和接收UWB信号，信号间就会相互干扰，导致迎宾效果非常差。如何在该种情况下通过协调和调度车辆上各个锚节点以及数字车钥匙的UWB信号发射和接收就成为了一项较为关键的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统及方法，旨在解决在同一个区域内存在多辆车和多个数字车钥匙频繁发射和接收UWB信号间的干扰问题，提高使用数字车钥匙时的用户体验感。
本发明提出一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，包括：
数字车钥匙，具有UWB信号交互功能；
UWB定位单元，安装在车辆端，用于与所述数字车钥匙进行UWB信息交互以获取所述数字车钥匙相对于车辆的距离信息，完成所述数字车钥匙的定位；
UWB监测单元，安装在车辆端，具有监测所述数字车钥匙是否进入UWB监测区域以及接收UWB信号并进行UWB信号监测的功能；在所述数字车钥匙进入UWB监测区域时，所述UWB监测单元开启UWB监测功能，所述UWB监测功能为：在设定的一段时间内对周边的UWB信号进行监测并将监测到的UWB信号连同接收到UWB信号时的相应时间戳发送给解算单元；
解算单元，根据所述UWB监测单元监测到的UWB信号及时间戳信息，来计算数字车钥匙与车辆端的UWB定位单元之间的可用时间窗口，并对车辆端的UWB定位单元与数字车钥匙的UWB信号交互时隙进行自动安排，并将时隙安排结果发送给UWB定位单元和数字车钥匙，从而完成UWB定位单元以及数字车钥匙的UWB时隙调度；
所述UWB定位单元和所述数字车钥匙按照上述时隙安排进行UWB信号交互以完成数字车钥匙的定位。
优选地，所述UWB监测单元与所述数字车钥匙之间通过蓝牙无线通信来判断所述数字车钥匙是否进入车辆的UWB监测区域。
优选地，所述UWB定位单元为锚节点，所述锚节点设有多个；所述UWB监测单元集成在其中一个或多个所述锚节点内，形成具有监测功能的监测锚节点。
优选地，所述锚节点、所述监测锚节点以及所述解算单元之间通过无线数据链路连接。
优选地，所述锚节点、所述监测锚节点以及所述解算单元之间通过有线数据链路连接。
优选地，所述有线数据链路为CAN总线。
优选地，所述解算单元与所述数字车钥匙之间通过无线数据链路传输所述时隙安排结果。
优选地，所述解算单元将所述时隙安排结果发送给所述UWB定位单元和所述UWB监测单元，通过所述UWB定位单元或所述UWB监测单元将所述时隙安排结果发送给所述数字车钥匙。
本发明又提出一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度方法，具体步骤如下：
1）监测数字车钥匙是否在车辆端的UWB监测区内；
2）在数字车钥匙处于UWB监测区内时，启动车辆端的UWB监测功能，通过UWB监测功能来对车辆周边的UWB信号进行一定时间的监测，记录监测时间内的UWB信号及相应的时间戳信息；
3）通过监测到的UWB信号及相应的时间戳信息来计算数字车钥匙与车辆端的UWB定位单元之间的可用时间窗口，并自动安排数字车钥匙与车辆端的UWB定位单元之间的UWB信号交互时隙；
4）设置在车辆端的UWB定位单元和数字车钥匙按照上述时隙安排进行UWB信号交互以完成数字车钥匙的定位。
应用UWB时隙调度系统来完成上述步骤1、2、3、4。UWB时隙调度系统包括：
数字车钥匙，具有UWB信号交互功能；
UWB定位单元，安装在车辆端，用于与所述数字车钥匙进行UWB信息交互以获取所述数字车钥匙相对于车辆的距离信息，完成所述数字车钥匙的定位；
UWB监测单元，安装在车辆端，具有监测所述数字车钥匙是否进入UWB监测区域以及接收UWB信号并进行UWB信号监测的功能，实现步骤1。在所述数字车钥匙进入UWB监测区域时，所述UWB监测单元开启UWB监测功能，所述UWB监测功能为：在设定的一段时间内对周边的UWB信号进行监测并将监测到的UWB信号连同接收到UWB信号时的相应时间戳发送给解算单元，实现步骤2；
解算单元，根据所述UWB监测单元监测到的UWB信号及时间戳信息，对车辆端的UWB定位单元与数字车钥匙的UWB信号交互时隙进行自动安排，并将时隙安排结果发送给UWB定位单元和数字车钥匙，从而完成UWB定位单元以及数字车钥匙的UWB时隙调度，实现步骤3；
所述UWB定位单元和所述数字车钥匙按照上述时隙安排进行UWB信号交互以完成数字车钥匙的定位，实现步骤4。
优选地，所述UWB监测单元与所述数字车钥匙之间通过蓝牙无线通信来判断所述数字车钥匙是否进入车辆的UWB监测区域。
优选地，所述UWB定位单元为锚节点，所述锚节点设有多个；所述UWB监测单元集成在其中一个或多个所述锚节点内，形成监测锚节点。
优选地，所述锚节点、所述监测锚节点以及所述解算单元之间通过无线数据链路连接。
优选地，所述锚节点、所述监测锚节点以及所述解算单元之间通过有线数据链路连接。
优选地，所述有线数据链路为CAN总线。
优选地，所述解算单元与所述数字车钥匙之间通过无线数据链路传输所述时隙安排结果。
优选地，所述解算单元将所述时隙安排结果发送给所述UWB定位单元和所述UWB监测单元，通过所述UWB定位单元或所述UWB监测单元将所述时隙安排结果发送给所述数字车钥匙。
本发明的有益效果为：本发明通过对车辆周边的UWB信号的监测，根据监测到的UWB信号的时间，规划本车辆UWB设备可用时间窗口，自动安排UWB定位单元与相应的数字车钥匙之间的UWB信号交互时隙； UWB定位单元与相应的数字车钥匙按照安排好的时隙进行UWB信号通信，能避开其他周边设备发出的UWB信号，解决了在同一个区域内存在多辆车和多个数字车钥匙频繁发射和接收UWB信号间的干扰问题，从而达到数字车钥匙能够在自己车辆周边使用时避免干扰，达到提高使用数字车钥匙时的用户体验的效果。
本发明综合考虑了本车及周边UWB信号干扰的情况，能够实现本车辆时隙自动调度，从而避免干扰，达到更好的迎宾效果。
附图说明
图1为本发明的实施例中数字车钥匙的组成图。
图2为本发明的实施例中锚节点的组成图。
图3为本发明的实施例中锚节点与设备管理中心的拓扑图。
图4为本发明的实施例中监测到的UWB信号时隙图。
图5为本发明的实施例中的时隙调度方法的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1至图4，提出本发明的应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统的一实施例：
一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，包括：
数字车钥匙，具有UWB信号交互功能；
UWB定位单元，安装在车辆端，用于与数字车钥匙进行UWB信息交互以获取数字车钥匙相对于车辆的距离信息，完成数字车钥匙的定位；
UWB监测单元，安装在车辆端，具有监测所述数字车钥匙是否进入UWB监测区域以及接收UWB信号并进行UWB信号监测的功能；在所述数字车钥匙进入UWB监测区域时，所述UWB监测单元开启UWB监测功能，所述UWB监测功能为：在设定的一段时间内对周边的UWB信号进行监测并将监测到的UWB信号连同接收到UWB信号时的相应时间戳发送给解算单元；
解算单元，根据UWB监测单元监测到的UWB信号及时间戳信息，计算车辆端的UWB定位单元与数字车钥匙的可用时间窗口，根据计算结果来自动安排车辆端的UWB定位单元与数字车钥匙的UWB信号交互时隙，并将时隙安排结果发送给UWB定位单元和数字车钥匙，从而完成UWB定位单元以及数字车钥匙的UWB时隙调度；
UWB定位单元和数字车钥匙按照上述调度好的时隙进行UWB信号交互，以完成数字车钥匙的定位。
其中，UWB定位单元为锚节点，锚节点设有多个。UWB监测单元集成在在至少其中一个锚节点内，形成具有UWB监测功能的锚节点。也可以通过设置使得车辆上所有的锚节点均具有UWB监测功能。具有UWB监测功能的锚节点处于UWB监测状态时，只接收UWB信号，不发送UWB信号。
监测锚节点与数字车钥匙之间通过蓝牙无线通信来判断数字车钥匙是否进入车辆的UWB监测区域。用蓝牙无线通信技术监测周边是否有数字车钥匙能降低功耗，当然还可以用其他低功耗无线通信技术进行监测。
其中，数字车钥匙包括电源、CPU、蓝牙天线、UWB模组以及UWB天线，CPU与蓝牙天线、UWB模组连接，UWB天线与UWB模组连接。
锚节点包括电源、CPU、蓝牙天线、UWB模组以及UWB天线，CPU与蓝牙天线、UWB模组连接，UWB天线与UWB模组连接。
解算单元为设备管理中心（一般为车辆中控台），本实施例中，锚节点（包括具有UWB监测功能的锚节点）与设备管理中心之间通过有线数据链路连接。有线数据链路为CAN总线。
在数字车钥匙进入UWB监测区域时，具有UWB监测功能的锚节点开启UWB监测功能，在设定的一段时间（如图4所示，本实施例中的监测时间为t0至t1窗口，比如1秒或者若干时间）内对车辆周边的UWB信号进行监测并将监测到的UWB信号连同接收到UWB信号时的相应时间戳发送给设备管理中心。
设备管理中心根据具有UWB监测功能的锚节点监测到的UWB信号及时间戳信息（比如在监测周期内1、2、3、4时间段均被占用），计算车辆端的锚节点与数字车钥匙的可用时间窗口（在t0至t1周期内就可以使用5、6、7、8、9、0等时间窗口），根据计算结果来自动安排车辆端的锚节点与数字车钥匙的UWB信号交互时隙，并将时隙安排结果通过有线数据链路发送给锚节点及具有UWB监测功能的锚节点，锚节点或具有UWB监测功能的锚节点通过UWB或者蓝牙无线链路将时隙安排结果发送给数字车钥匙。
锚节点和数字车钥匙按照上述安排好的时隙进行UWB信号交互，从而获取数字车钥匙相对于车的位置或距离信息，以便完成车辆的迎宾交互操作。
本发明通过对车辆周边的UWB信号的监测，根据监测到的UWB信号的时间，规划本车辆UWB设备可用时间窗口，自动安排UWB定位单元与相应的数字车钥匙之间的UWB信号交互时隙； UWB定位单元与相应的数字车钥匙按照安排好的时隙进行UWB信号通信，能避开其他周边设备发出的UWB信号，解决了在同一个区域内存在多辆车和多个数字车钥匙频繁发射和接收UWB信号间的干扰问题，从而达到数字车钥匙能够在自己车辆周边使用时避免干扰，达到提高使用数字车钥匙时的用户体验的效果。
如图5所示，提出一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度方法，应用上述的UWB时隙调度系统来实现。UWB时隙调度方法的具体步骤如下：
1）具有UWB监测功能的锚节点监测数字车钥匙是否在车辆端的UWB监测区内；
2）在数字车钥匙处于UWB监测区内时，启动具有UWB监测功能的锚节点的UWB监测功能，通过UWB监测功能来对车辆周边的UWB信号进行一定时间的监测；
3）监测时间到达后，将监测时间内监测到的周边UWB信号及相应的时间戳信息发送给设备管理中心；
4）设备管理中心通过监测到的UWB信号及相应的时间戳信息来计算车辆端的UWB定位单元与数字车钥匙的可用时间窗口，根据计算结果来自动安排车辆端的锚节点与数字车钥匙的UWB信号交互时隙；
5）设备管理中心将时隙安排结果发送给锚节点（包括具有UWB监测功能的锚节点）；
6）任一锚节点（包括具有UWB监测功能的锚节点）通过UWB或蓝牙链路将时隙安排结果发送给数字车钥匙；
7）锚节点和数字车钥匙按照调度好的时隙进行UWB信号交互。
本实施例中，在数字车钥匙进入UWB监测区域时，具有UWB监测功能的锚节点开启UWB监测功能，在设定的t0至t1时间窗口内对车辆周边的UWB信号进行监测并将监测到的UWB信号连同接收到UWB信号时的相应时间戳发送给设备管理中心。
设备管理中心根据监测到的UWB信号及时间戳信息，计算出在监测周期内1、2、3、4时间段均被占用，车辆端的锚节点与数字车钥匙的可用5、6、7、8、9、0等时间窗口，根据计算结果来自动安排车辆端的锚节点与数字车钥匙的UWB信号交互时隙，并将时隙安排结果通过有线数据链路发送给锚节点及具有UWB监测功能的锚节点，锚节点或具有UWB监测功能的锚节点通过UWB或者蓝牙无线链路将时隙安排结果发送给数字车钥匙。
锚节点和数字车钥匙按照上述安排好的时隙进行UWB信号交互，从而获取数字车钥匙相对于车的位置或距离信息，以便完成车辆的迎宾交互操作。
本发明综合考虑了本车及周边UWB信号干扰的情况，能够实现本车辆时隙自动调度，从而避免干扰，达到更好的迎宾效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，其特征在于，包括：
数字车钥匙，具有UWB信号交互功能；
UWB定位单元，安装在车辆端，用于与所述数字车钥匙进行UWB信息交互以获取所述数字车钥匙相对于车辆的距离信息，完成所述数字车钥匙的定位；
UWB监测单元，安装在车辆端，具有监测所述数字车钥匙是否进入UWB监测区域以及接收UWB信号并进行UWB信号监测的功能；在所述数字车钥匙进入UWB监测区域时，所述UWB监测单元开启UWB监测功能，所述UWB监测功能为：在设定的一段时间内对周边的UWB信号进行监测并将监测到的UWB信号连同接收到UWB信号时的相应时间戳发送给解算单元；
解算单元，根据所述UWB监测单元监测到的UWB信号及时间戳信息，来计算数字车钥匙与车辆端的UWB定位单元之间的可用时间窗口，并对车辆端的UWB定位单元与数字车钥匙的UWB信号交互时隙进行自动安排，并将时隙安排结果发送给UWB定位单元和数字车钥匙，从而完成UWB定位单元以及数字车钥匙的UWB时隙调度；
所述UWB定位单元和所述数字车钥匙按照上述时隙安排进行UWB信号交互以完成数字车钥匙的定位。
2.根据权利要求1所述的应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，其特征在于，所述UWB监测单元与所述数字车钥匙之间通过蓝牙无线通信来判断所述数字车钥匙是否进入车辆的UWB监测区域。
3.根据权利要求1所述的应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，其特征在于，所述UWB定位单元为锚节点，所述锚节点设有多个；所述UWB监测单元集成在其中一个或多个所述锚节点内，形成具有监测功能的监测锚节点。
4.根据权利要求3所述的应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，其特征在于，所述锚节点、所述监测锚节点以及所述解算单元之间通过无线数据链路连接。
5.根据权利要求3所述的应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，其特征在于，所述锚节点、所述监测锚节点以及所述解算单元之间通过有线数据链路连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，其特征在于，所述解算单元与所述数字车钥匙之间通过无线数据链路传输所述时隙安排结果。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统，其特征在于，所述解算单元将所述时隙安排结果发送给所述UWB定位单元和所述UWB监测单元，通过所述UWB定位单元或所述UWB监测单元将所述时隙安排结果发送给所述数字车钥匙。
8.一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）监测数字车钥匙是否在车辆端的UWB监测区内；
2）在数字车钥匙处于UWB监测区内时，启动车辆端的UWB监测功能，通过UWB监测功能来对车辆周边的UWB信号进行一定时间的监测，记录监测时间内的UWB信号及相应的时间戳信息；
3）通过监测到的UWB信号及相应的时间戳信息来计算数字车钥匙与车辆端的UWB定位单元之间的可用时间窗口，并自动来安排数字车钥匙与车辆端的UWB定位单元之间的UWB信号交互时隙；
4）设置在车辆端的UWB定位单元和数字车钥匙按照上述时隙安排进行UWB信号交互以完成数字车钥匙的定位。
9.根据权利要求8所述的一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度方法，其特征在于，应用权利要求1-7中任一项所述的一种应用在车辆迎宾系统中的UWB时隙调度系统来完成上述步骤1、2、3、4。
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