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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Schließsystems
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Schlüssel und/oder
ein Steuergerät
für ein
Schließsystem
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
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Bei
erhöhten
Sicherheitsanforderungen werden elektronische Schließsysteme
verwendet, die beispielsweise mittels elektromagnetischer Wellen arbeiten.
Insbesondere bei Kraftfahrzeugen werden solche Schließsysteme
als Türschließsysteme
für die Zugangsberechtigung
und/oder als Zündschloßsysteme,
Lenkradverriegelungen, Wegfahrsperren o. dgl. für die Fahrberechtigung verwendet.
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Derartige
Schließsysteme
sind aus der
DE 43
40 260 A1 bekannt. Das Schließsystem besteht aus einer wenigstens
zwei Zustände
besitzenden, als Steuereinrichtung zur Ent- und/oder Verriegelung
der Autotüren,
des Zündschlosses
o. dgl. ausgebildeten ersten Einrichtung und einer zugehörigen, in
der Art eines elektronischen Schlüssels ausgebildeten zweiten
Einrichtung. Die beiden Einrichtungen besitzen zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb
Mittel zum Senden und/oder Empfangen von Signalen. Im bestimmungsgemäßen Betrieb
ist zwischen dem Schlüssel
und der Steuereinrichtung wenigstens ein Signal als codiertes Betriebssignal
zur Authentikation des Schlüssels übertragbar,
so daß nach
positiver Auswertung des übertragenen
Betriebssignals und damit bei berechtigtem Schlüssel eine Änderung des Zustandes der Steuereinrichtung
bewirkbar ist.
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Solche
Schließsysteme
sind auch mit sogenannten "Keyless"-Funktionalitäten weiterentwickelt. So
ist bei der "KeylessEntry"-Funktionalität eine manuelle
Betätigung
des elektronischen Schlüssels durch
den Benutzer nicht mehr notwendig. Es genügt, daß der Benutzer den Schlüssel mit
sich führt. Das
Betriebssignal wird dann für
die Zugangsberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen,
wenn der Benutzer sich in einem, in der Nähe des Kraftfahrzeugs befindlichen
Wirkbereich aufhält
und dort beispielsweise den Türgriff
an der Autotüre
betätigt.
Ebenso können
diese Schließsysteme
eine "KeylessGo"-Funktionalität aufweisen,
wobei das Betriebssignal für
die Fahrberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen
wird, wenn der Benutzer sich innerhalb des Kraftfahrzeugs befindet
und beispielsweise eine Start/Stop-Taste im Armaturenbrett betätigt.
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Aus
Sicherheitsgründen
ist für
die erweiternden Keyless-Funktionalitäten notwendig, den Ort festzustellen,
an dem sich der elektronische Schlüssel befindet. Beispielsweise
darf ein Start-Vorgang des Kraftfahrzeugs nicht möglich sein,
wenn der Schlüssel
außerhalb
des Kraftfahrzeugs befindlich ist. Hierfür besitzt die als Schlüssel dienende
zweite Einrichtung ein Mittel zur Messung der Feldstärke eines
Bereichsabgrenzungssignals, das von der als Steuereinrichtung ausgebildeten
ersten Einrichtung übertragen
wird. Anhand der in der zweiten Einrichtung gemessenen Feldstärke dieses
Bereichsabgrenzungssignals sowie deren Auswertung, beispielsweise
mittels eines vorgegebenen Schwellwertes, wird dann der Standort
der zweiten Einrichtung in Bezug auf die erste Einrichtung in der
Art eines Bereichs ermittelt. Je nach gewünschter weiterer Verarbeitung
kann es sich anbieten, daß die
zweite Einrichtung anschließend
ein die Information zum ermittelteten Standort enthaltendes Signal
zur ersten Einrichtung sendet. Ein solchermaßen ausgestaltetes Schließsystem
ist aus der
DE 102
02 330 A1 bekannt.
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Die
Auswertung der gemessenen Feldstärke zur
Standortbestimmung für
den Schlüssel
ist bei dem bekannten Schließsystem
mit einem hohen Aufwand verbunden und in manchen Fällen mit
Schwierigkeiten behaftet. Dies kann wiederum zu sicherheitskritischen
Fehlfunktionen des Schließsystems führen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur einfachen
und dennoch fehlersicheren Standortbestimmung des Schlüssels für das mit
Keyless-Funktionalität ausgestattete
Schließsystem
sowie einen Schlüssel
und/oder eine Steuereinrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet
sind, anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines
Schließsystems durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie für einen
Schlüssel
und/oder ein Steuergerät
eines solchen Schließsystems
durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zum Betrieb des Schließsystems
werden in der zweiten Einrichtung die Feldstärken für wenigstens zwei orthogonal
aufeinander stehende Komponenten des Bereichsabgrenzungssignals
gemessen. Die Feldstärke
jeder Komponente wird zur Standortermittlung zunächst mit einem ersten Schwellwert
A und dann mit einem zweiten Schwellwert B verglichen, wobei der
zweite Schwellwert B kleiner als der erste Schwellwert A ist. Anschließend wird
lediglich mittels logischer, und zwar insbesondere boole'scher Verknüpfungen
der Ergebnisse dieser Vergleiche der Bereich für den Standort der zweiten
Einrichtung bestimmt, also insbesondere die Innen/Aussen-Abgrenzung
bzw. die Innen/Aussen-Erkennung der zweiten Einrichtung im/am Kraftfahrzeug
durchgeführt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßigerweise
werden in der zweiten Einrichtung die Feldstärken für drei vertikal aufeinander
stehende Komponenten des Bereichsabgrenzungssignals gemessen. Dadurch
lassen sich alle drei Raumrichtungen in der x-, y- sowie z-Achse
erfassen, so daß eine
exakte Standortbestimmung bei beliebig im Raum orientierter zweiter
Einrichtung ermöglicht
ist.
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Es
hat sich ergeben, daß der
zweite Schwellwert B in Höhe
von in etwa dem ersten Schwellwert A dividiert durch 1.414 entsprechend
der Wurzel aus der Zahl 2 gewählt
werden sollte. Dadurch ist eine exakte Bereichsabgrenzung bei einer
Orientierung der zweiten Einrichtung mit einem Winkel von 0 Grad und/oder
45 Grad und/oder 90 Grad zu den Raumachsen ermöglicht. Bei einer Orientierung
in Zwischenlagen zu den genannten Winkeln tritt ein lediglich geringer
und damit tolerierbarer Berechnungsfehler auf.
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In
einer weiteren Ausgestaltung werden Bereichsabgrenzungssignale von
an der linken sowie der rechten Seite des Kraftfahrzeugs angeordneten Antennen,
von einer im Heckbereich angeordneten Antenne und einer im Frontbereich
angeordneten Antenne übertragen.
Zweckmäßigerweise
können die
an der Seite befindlichen Antennen in der jeweiligen Autotüre, die
im Heckbereich befindliche Antenne an der Hutablage sowie die im
Frontbereich befindliche Antenne am Armaturenbrett, Innenspiegel o.
dgl., angeordnet sein. Die Antennen senden das Bereichsabgrenzungssignal
jeweils mit derselben Leistung. Um Fertigungstoleranzen auszugleichen und/oder
die Keyless-Funktionalität
der jeweiligen Fahrzeuggeometrie anzupassen, läßt sich die Messung der Feldstärke des
von der jeweiligen Antenne empfangenen Bereichsabgrenzungssignals
so kalibrieren, daß die
an der zur jeweiligen Antenne gegenüberliegende Grenze zwischen
dem Innen- und dem Außenraum
des Kraftfahrzeugs gemessene Feldstärke bei in etwa exakt ausgerichteter
zweiter Einrichtung gerade der Größe des ersten Schwellwerts A
entspricht. Es wird nach Empfang des Bereichsabgrenzungssignals
von jeweils einer Antenne die Bereichsbestimmung für die jeweilige
Antenne mittels Vergleich mit den beiden Schwellwerten A und B vorgenommen.
Danach kann durch logische, und zwar insbesondere boole'sche Verknüpfung in
der Art von Schnittmengen dieser so ermittelten Bereiche für die jeweiligen
Antennen die Bestimmung des Standortes der zweiten Einrichtung entsprechend
einer Abgrenzung von Innen/Außen
sowie gegebenenfalls der Seite in Bezug auf das Kraftfahrzeug erfolgen.
Folglich läßt sich
dann die jeweilige Keyless-Funktionalität nach positiver Authentikation
auslösen.
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Die
Bereichsabgrenzung von Innen/Außen für den Standort
der zweiten Einrichtung läßt sich
beispielsweise mit Hilfe der folgenden Formeln ermitteln:
Innen
= ((AntLinks) ∧ (AntRechts)) ∨ (AntFront) ∨ (AntHeck)
sowie
Außen = sonst
wobei
AntLinks/AntRechts/AntFront/AntHeck
=
((RSSIx > A) ∨ (RSSIy > A) ∨ (RSSIz > A)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIy > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨((RSSIx > B) ∧ (RSSIy > B))
für das Bereichsabgrenzungssignal
der jeweiligen Antenne gilt. Dabei haben die Variablen folgende
Bedeutung:
- RSSI:
- Feldstärkesignal
in Raumrichtung gemäß Richtungsindex
von der entsprechenden Antenne,
- A:
- Schwellwert für erste
Schwelle und
- B:
- Schwellwert für zweite
Schwelle.
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Bei
den Operatoren handelt es sich um
- ∧:
- boole'scher UND-Operator
- ∨:
- boole'scher ODER-Operator
- >:
- Vergleichs-Operator „größer als".
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Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, die beiden Schwellwerte A und
B in einen Speicher der zweiten Einrichtung einzuschreiben. In diesem
Fall sind die Schwellwerte A und B flexibel anpaßbar. Beispielsweise können die
Schwellwerte A und B in der Art von kalibrierten Werten bei der
Montage des Schließsystems
im Kraftfahrzeuge ermittelt und dann in den Speicher geschrieben
werden. Als Speicher eignet sich beispielsweise ein EEPROM.
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Zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
läßt sich
ein Schlüssel
und/oder ein Steuergerät
für ein
Schließsystem
in einem Kraftfahrzeug in kostengünstiger Weise derart ausgestalten,
daß in der
zweiten Einrichtung ein Mittel zur Messung der Feldstärken für wenigstens
zwei orthogonal aufeinander stehende Komponenten des Bereichsabgrenzungssignals
angeordnet ist. Weiter ist in der zweiten Einrichtung ein Mittel
zum Vergleich der Komponenten des Bereichsabgrenzungssignals mit
einem ersten Schwellwert A sowie mit einem weiteren zweiten Schwellwert
B, der insbesondere kleiner als der erste Schwellwert A ist, befindlich.
Schließlich
befindet sich in der zweiten Einrichtung ein Mittel zur logischen, und
zwar insbesondere boole'scher „und/oder"-Verknüpfung der Ergebnisse dieser
Vergleiche für
die Bestimmung des Bereichs für
deren Standort.
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In
einfacher Art und Weise kann das Schließsystem an der linken sowie
der rechten Seite des Kraftfahrzeugs, im Heckbereich und im Frontbereich jeweils
eine Antenne aufweisen. Zweckmäßigerweise
befindet sich die seitliche Antenne in der jeweiligen Autotüre, die hintere
Antenne an der Hutablage und die vordere Antenne am Armaturenbrett,
Innenspiegel o. dgl. des Kraftfahrzeugs. Zur Bereichsbestimmung,
und somit zur Bestimmung des Standortes der zweiten Einrichtung
entsprechend Innen/Außen
in Bezug auf das Kraftfahrzeug, werden dann Bereichsabgrenzungssignale
von der jeweiligen Antenne übertragen.
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In
fertigungstechnisch einfacher Weise besitzt die zweite Einrichtung
einen Speicher, in den die beiden Schwellwerte A und B eingeschrieben
sind. Als Speicher läßt sich
kostengünstig
ein EEPROM verwenden. Dann können
die Schwellwerte A und B auch angepaßt an das jeweilige Kraftfahrzeug
in der Art von kalibrierten Werten individuell bestimmt und in den
Speicher eingeschrieben werden.
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Im
wesentlichen läßt sich
die Erfindung also dadurch charakterisieren, daß zwei kalibrierte Schwellwerte
A und B in das EEPROM des Schlüssels
eingeschrieben werden. Diese beiden Schwellwerte A und B dienen
als Berechnungsgrundlage für die
Erkennung des boole'schen
Wertes entsprechend Innen/Außen
in Hauptrichtung mittels des ersten Schwellwertes A oder über zwei
logisch UND-verknüpfte
Richtungen entsprechend einer 45°-Stellung unter
Nutzung des zweiten Schwellwertes B.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß der
Standort der zweiten Einrichtung in Bezug auf die erste Einrichtung
in einfacher Art und Weise bestimmt und für die Ausführung der Keyless-Funktionalitäten berücksichtigt
werden kann. Insbesondere erübrigt
sich dadurch die ansonsten notwendige, jedoch aufwendige vektorielle
Addition zwischen den Richtungen, um lageunabhängige Systeme zu erhalten.
Es wird dadurch einem Fehlverhalten des Schließsystems vorgebeugt und dessen
Betrieb fehlersicherer, so daß folglich eine
Verbesserung der Positionsbestimmung eines Schlüssels unter optimierter Lageunabhängigkeit
in einem KeylessEntry/Go-Fahrzeug erzielt wird. Außerdem wird
auch beim Einsatz von nicht idealen Ferritantennen als induktiv
empfangende Systeme in der zweiten Einrichtung beim Ortungsverfahren
entsprechend einer Innen/Aussen-Abgrenzung eine verbesserte Genauigkeit
erzielt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 ein
mit einem Schließsystem
ausgestattetes Kraftfahrzeug,
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2 ein
schematisches Blockschaltbild für das
Schließsystem,
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3 ein
schematisches Blockschaltbild des ID-Gebers mit einem Diagramm zur Übertragung
der Signale,
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4 ein
Kraftfahrzeug mit Empfangsbereichen für das Bereichsabgrenzungssignal,
-
5 ideale
Empfangscharakteristik zweier orthogonal empfangender Ferritspulen
in einer zweidimensionalen Ansicht,
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6 reale
Empfangscharakteristik zweier orthogonal empfangender Ferritspulen
in einer zweidimensionalen Ansicht,
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7 Empfangscharakteristik
mittels Zwei-Schwellen-Erkennung mit logischer Verknüpfung bei
realen Ferritantennen in einer zweidimensionalen Ansicht und
-
8 Empfangscharakteristik
mittels vektorieller Addition bei realen Ferritantennen in einer zweidimensionalen
Ansicht.
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In 1 ist
ein Kraftfahrzeug 1 mit dem berechtigten Benutzer 2 zu
sehen. Das Kraftfahrzeug 1 ist für die Zugangsberechtigung mit
einem Schließsystem 3 als
Türschließsystem
versehen, das eine als eine Steuereinrichtung ausgebildete erste
Einrichtung 4 und eine zugehörige zweite Einrichtung 5 umfaßt. Die
zweite Einrichtung 5 ist in der Art eines elektronischen
Schlüssels,
eines Identifikations(ID)-Gebers, einer Chipkarte, einer Smartcard
o. dgl. ausgebildet. Die zweite Einrichtung 5 befindet sich
im Besitz des berechtigten Benutzers 2, womit dieser innerhalb
eines Wirkbereichs 8 Zugang zum Kraftfahrzeug 1 besitzt.
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Die
erste Einrichtung 4 besitzt wenigstens zwei Zustände, wobei
im ersten Zustand eine Verriegelung und im zweiten Zustand eine
Entriegelung der Autotüren 6 vorliegt.
Die beiden Einrichtungen 4, 5 besitzen zu deren
bestimmungsgemäßen Betrieb Mittel
zum Senden und/oder Empfangen von Signalen 7. Bei wenigstens
einem dieser zwischen der zweiten Einrichtung 5 und der
ersten Einrichtung 4 übertragenen
Signale 7 handelt es sich um ein codiertes, elektromagnetisches
Betriebssignal 15 (siehe 3). Das
codierte Betriebssignal 15 dient zur Authentikation der
zweiten Einrichtung 5, womit bei berechtigter zweiter Einrichtung 5 nach
positiver Auswertung des übertragenen
Betriebssignals 15 eine Änderung des Zustandes der ersten
Einrichtung 4 bewirkbar ist. Die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 erfolgt
dann, wenn der berechtigte Benutzer 2 den Türgriff 16 an
der Autotüre 6 betätigt oder
sich dem Türgriff 16 annähert. Dadurch
wird die Entriegelung der Autotüren 6 entsprechend
der KeylessEntry-Funktionalität
ausgelöst.
Ebensogut kann die Übertragung
des codierten Betriebssignals 15 auch selbsttätig ohne
Mitwirkung des Benutzers 2 erfolgen, sobald dieser den
Wirkbereich 8 betritt, was jedoch im folgenden nicht näher betrachtet
wird. Schließt
der Benutzer die Autotüren 6 von
außen,
so erfolgt eine selbsttätige
Verriegelung der Autotüren 6. Ebensogut
kann die selbsttätige
Verriegelung der Autotüren 6 erfolgen,
nachdem der Benutzer den Wirkbereich 8 verlassen hat.
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Das
Schließsystem 3 stellt
weiterhin die Fahrberechtigung für
das Kraftfahrzeug 1 fest. Hierzu bewirkt die als Steuereinrichtung
ausgebildete erste Einrichtung 4 ebenfalls entsprechend
den beiden Zuständen
die Ent- und/oder Verriegelung des Zündschlosses 9 oder
der Lenkradverriegelung 10, die in 2 zu sehen
sind. Ebensogut kann ein sonstiges funktionsrelvantes Bauteil des
Kraftfahrzeugs 1 durch die erste Einrichtung 4 dementsprechend
angesteuert werden. Beispielsweise kann dadurch eine Freigabe und/oder
Sperrung einer Wegfahrsperre, des Motorsteuergeräts o. dgl. erfolgen. Die Übertragung
des codierten Betriebssignals 15 zur Authentikation der
zweiten Einrichtung 5 erfolgt dann, wenn der berechtigte
Benutzer 2 sich im Kraftfahrzeug 1 befindet und
einen Start/Stop- Schalter 11 betätigt. Dadurch
wird der Start-Vorgang o. dgl. des Kraftfahrzeugs 1 entsprechend
der KeylessGo-Funktionalität ausgelöst.
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Die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schließsystems
3 soll
nun anhand der
3 näher erläutert werden. Zunächst sendet
die erste Einrichtung
4 ein als Wecksignal bezeichnetes
elektromagnetisches Signal
12 für die zugehörige zweite Einrichtung
5.
Dadurch wird die zweite Einrichtung
5 aus einem Ruhezustand
mit verringertem Energiebedarf in einen aktivierten Zustand für den bestimmungsgemäßen Betrieb übergeführt. Wie
nachfolgend noch näher
erläutert,
sendet danach die erste Einrichtung
4 wenigstens ein weiteres
elektromagnetisches Signal
13, das auch als Bereichsabgrenzungssignal
bezeichnet ist. Dadurch kann die zugehörige zweite Einrichtung
5 deren
Standort in Bezug auf die erste Einrichtung
4 bestimmen.
Insbesondere läßt sich feststellen,
ob die zweite Einrichtung
5 im Außenraum
23 des Kraftfahrzeugs
1 sowie
gegebenenfalls an welcher Stelle und/oder im Innenraum
22 des Kraftfahrzeugs
1 befindlich
ist (siehe auch
2). Nachfolgend sendet die zweite
Einrichtung
5 ein die Information zum ermittelteten Standort
beinhaltendes weiteres Signal
14 zur ersten Einrichtung
4,
das im folgenden auch als Rückantwortsignal
bezeichnet ist. Schließlich
wird dann, wie bereits beschrieben, das codierte elektromagnetische
Betriebssignal
15 zur Authentikation zwischen der ersten
und der zweiten Einrichtung
4,
5 übertragen.
Das Signal
15 kann insbesondere aus mehreren Teilsignalen
bestehen und in einer bidirektionalen Kommunikation zwischen den beiden
Einrichtungen
4,
5 übertragen werden. Im Hinblick
auf nähere
Einzelheiten zur bidirektionalen Kommunikation an sich wird auch
auf die
DE 43 40 260
A1 verwiesen.
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Die
zweite Einrichtung 5, die als schematisches Blockschaltbild
ebenfalls in 3 gezeigt ist, weist einen Sender/Empfänger 17 mit
Antennen und eine beispielsweise aus einem Mikrocomputer bestehende
Logikschaltung 18 auf. Weiter ist in der zweiten Einrichtung 5 ein
Mittel 19 zur Messung der Feldstärke F wenigstens eines von
der ersten Einrichtung 4 übertragenen Signals angeordnet.
Das Mittel 19 zur Messung der Feldstärke F mißt vor allem die Feldstärke des
als Bereichsabgrenzungssignal 13 dienenden Signals. Anhand
der gemessenen Feldstärke wird
dann in der Logikschaltung 18 der zweiten Einrichtung 5 der
Standort der zweiten Einrichtung 5 in Bezug auf die erste
Einrichtung 4 ermittelt.
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Zweckmäßigerweise
ist das Mittel 19 zur Messung der Feldstärke als
ein integrierter Baustein ausgestaltet, der nachfolgend auch als
RSS(Radio Signal Strength)-Chip bezeichnet ist. Der RSS-Chip 19 besitzt
einen Eingang 20, der mit dem Sender/Empfänger 17 verbunden
ist, sowie einen RSSI(Radio Signal Strength Indicator)-Ausgang 21,
der wiederum mit der Logikschaltung 18 verbunden ist. Der
RSS-Chip 19 erhält über den
Eingang 20 das vom Sender/Empfänger 17 empfangene
Bereichsabgrenzungssignal 13 und erzeugt an seinem RSSI-Ausgang 21 ein
in funktioneller Abhängigkeit
zur Feldstärke
F des Bereichsabgrenzungssignals 13 stehendes RSSI-Signal.
Beispielsweise kann das RSSI-Signal
proportional oder logarithmisch zur Feldstärke F des Bereichsabgrenzungssignals 13 abhängig sein
und als elektrische Spannung, beispielsweise im mV-Bereich am RSSI-Ausgang 21 anstehen.
Das RSSI-Signal wird vom RSSI-Ausgang 21 zum Mikroprozessor 18 weitergeleitet
und dort weiterverarbeitet.
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Der
RSS-Chip 19 in der zweiten Einrichtung 5 ist als
Mittel zur Messung der Feldstärken
F für wenigstens
zwei orthogonal aufeinander stehende Komponenten des Bereichsabgrenzungssignals 13, also
von dessen x- und/oder y- und/oder z-Komponente ausgebildet, indem
der Sender/Empfänger 17 wenigstens
zwei orthogonal aufeinander stehende Antennen, beispielsweise orthogonal
aufeinanderstehende Spulen für
induktive Bereichsabgrenzungssignale, besitzt. Die in x-, y- sowie
z-Richtung ausgerichteten Spulen sind schematisch innerhalb des RSS-Chips 19 in 3 angedeutet.
Der Mikroprozessor 18 in der zweiten Einrichtung 5 arbeitet
als ein Mittel zum Vergleich der Feldstärken F dieser x- und/oder y-
und/oder z- Komponenten des Bereichsabgrenzungssignals 13 mit
einem ersten Schwellwert A sowie weiter mit einem zweiten Schwellwert
B. Desweiteren dient der Mikroprozessor 18 zusätzlich in
der zweiten Einrichtung 5 als ein Mittel zur logischen
Verknüpfung
der Ergebnisse dieser Vergleiche, und zwar vor allem zur Durchführung von
boole'schen und/oder-Verknüpfungen.
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Das
Verfahren zur Bestimmung des Bereichs für den Standort der zweiten
Einrichtung 5 arbeitet nun wie folgt. Zunächst werden
mit Hilfe des RSS-Chips 19 die Feldstärken für wenigstens zwei orthogonal
aufeinander stehende x- und/oder y- und/oder z- Komponenten des
Bereichsabgrenzungssignals 13 gemessen sowie die zugehörigen RSSIx-
und/oder RSSIy- und/oder RSSIz-Signale am RSSI-Ausgang 21 erzeugt.
Bevorzugterweise werden in der zweiten Einrichtung 5 die
Feldstärken
F für drei
vertikal aufeinander stehende Komponenten in die x-, y- sowie z-Raumrichtungen
des Bereichsabgrenzungssignals 13 gemessen. Der am RSSI-Ausgang 21 bereitgestellt
Wert RSSI für
die Feldstärke
F jeder dieser Komponenten wird im Mikroprozessor 18 mit
einem ersten Schwellwert A und anschließend mit einem zweiten Schwellwert
B verglichen. Dabei ist der zweite Schwellwert B kleiner als der
erste Schwellwert A, und zwar wird der zweite Schwellwert B mit
einer Größe von in
etwa A/√2
gewählt.
Anschließend
wird im Mikroprozessor 18 lediglich mittels logischer,
und zwar boole'scher
und/oder-Verknüpfungen
der Ergebnisse dieser Vergleiche der Bereich für den Standort der zweiten
Einrichtung 5 bestimmt. Wie bereits ausgeführt, wird
der so ermittelte Standort bei Auslösung der Keyless-Funktionalitäten des
Schließsystems 3 entsprechend
berücksichtigt.
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In
einer weiteren Ausbildung, die in 4 zu sehen
ist, enthält
die erste Einrichtung 4 vier Sender mit Antennen 24a, 24b, 24c, 24d.
Die Antenne 24a befindet sich in der linken Autotüre 6,
die Antenne 24b in der rechten Autotüre 6, die Antenne 24c im Heckbereich,
beispielsweise an der Hutablage, im Kofferraum o. dgl., und die
Antenne 24d im Frontbereich, beispielsweise am Armaturenbrett,
Innenspiegel o. dgl., so daß einzelne
Bereichsabgrenzungssignale 13 von der linken sowie der
rechten Seite, vom Heckbereich und vom Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 übertragen
werden. Entsprechend dem beschriebenen „Zweifach-Schwellwert-Verfahren" wird nun die Bereichsbestimmung
des linken Türbereichs 25a,
des rechten Türbereichs 25b,
des Heckbereichs 25c sowie des Frontbereichs 25d für die jeweilige
Antenne 24a, 24b, 24c, 24d in
der zweiten Einrichtung 5 vorgenommen. Anschließend erfolgt
dann durch logische boole'sche
Verknüpfung
in der Art von Schnittmengen dieser Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d für das Bereichsabgrenzungssignal 13 der
jeweiligen Antenne 24a, 24b, 24c, 24d die
Bestimmung des Standortes der zweiten Einrichtung 5 entsprechend
Innen/Außen
in Bezug auf das Kraftfahrzeug 1.
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Die
Ermittlung für
den Bereich Innen/Außen für den Standort
der zweiten Einrichtung 5 bei Implementation mittels vier
ortenden Fahrzeugantennen kann mit Hilfe der folgenden Formel erfolgen,
deren Auswertung durch entsprechende Programmierung im Mikroprozessor 18 vorgenommen
wird.
Innen = ((AntLinks) ∧ (AntRechts)) ∨ (AntFront) ∨ (AntHeck)
sowie
Außen = sonst
wobei
AntLinks
= ((RSSIx > A) ∨ (RSSIy > A) ∨ (RSSIz > A)) ∨((RSSIx > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIy > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIy > B))
für das Bereichsabgrenzungssignal 13 der
Antenne 24a,
AntRechts = ((RSSIx > A) ∨ (RSSIy > A) ∨ (RSSIz > A)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIy > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIy > B))
für das Bereichsabgrenzungssignal 13 der
Antenne 24b,
AntHeck = ((RSSIx > A) ∨ (RSSIy > A) ∨ (RSSIz > A)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIy > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIy > B))
für das Bereichsabgrenzungssignal 13 der
Antenne 24c und
AntFront = ((RSSIx > A) ∨ (RSSIy > A) ∨ (RSSIz > A)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIy > B) ∧ (RSSIz > B)) ∨ ((RSSIx > B) ∧ (RSSIy > B))
für das Bereichsabgrenzungssignal 13 der
Antenne 24d jeweils bestimmt ist.
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Dabei
haben die Abkürzungen
folgende Bedeutung:
- RSSI:
- Feldstärke der
Komponente entsprechend Richtungsindex des Bereichsabgrenzungssignals
von der entsprechenden Antenne (beispielsweise als Spannung im mV-Bereich
gegeben)
- A:
- Schwellwert für die erste
Schwelle (dieser kann beispielsweise 100 mV betragen)
- B:
- Schwellwert für die zweite
Schwelle (dieser kann beispielsweise ca. 70 mV betragen).
- ∧, ∨:
- UND-, ODER-Operator
- >:
- Vergleich „größer als"
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Es
bietet sich an, die beiden Schwellwerte A und B in einen in 3 sichtbaren
Speicher 26 der zweiten Einrichtung 5 einzuschreiben.
Um Fertigungstoleranzen auszugleichen, können diese Schwellwerte A und
B kalibriert werden, beispielsweise auf die maximal gewünschte Reichweite
des Bereichsabgrenzungssignals 13 für die jeweilige Antenne 24a, 24b, 24c, 24d.
Der Flexibilität
halber bietet sich ein EEPROM als Speicher 26 an.
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Kurz
gesagt läßt sich
das Verfahren zum Betrieb des Schließsystems 3 gemäß dieser
weiteren Ausbildung dadurch charakterisieren, daß ein Einschreiben von zwei
kalibrierten Schwellwerten A, B in das EEPROM 26 des Schlüssels 5 als
Berechnungsgrundlage für
die Erkennung des boole'schen
Wertes (Innen/Aussen) in Hauptrichtung über die erste Schwelle A oder über zwei
logisch UND-verknüpfte Richtungen
gemäß der 45°-Stellung
mit Nutzung der zweiten Schwelle B erfolgt. Dieses Verfahren hat deutliche
Vorteile gegenüber
der ansonsten auch möglichen
vektoriellen Addition der Komponenten des Bereichsabgrenzungssignals 13,
die bei idealen Antennen als optimal angesehene Verrechnungsmethode
zwischen den Richtungen, um lageunabhängige Systeme zu erhalten.
Insbesondere gestattet dieses Verfahren den Einsatz von nicht idealen
Ferritantennen als induktiv empfangende Systeme in der zweiten Einrichtung 5 bei
der Ortung entsprechend einer Innen/Außen-Abgrenzung.
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Zur
Verdeutlichung ist in 5 die Empfangscharakteristik
zweier orthogonal empfangender Ferritspulen als Antennen in der
zweiten Einrichtung 5 entsprechend einer zweidimensionalen
Ebene gezeigt, wobei die ideale Empfangscharakteristik 27 der x-Antenne und die ideale
Empfangscharakteristik 28 der y-Antenne in der zweiten
Einrichtung 5 zu sehen sind. In 6 ist die
reale Empfangscharakteristik 27' der x-Antenne und die reale Empfangscharakteristik 28' der y-Antenne
in der zweiten Einrichtung 5 zu sehen.
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In 7 und 8 ist
eine Visualisierung der erfindungsgemäßen sowie der vektoriellen
Verrechnungsmethoden in einer zweidimensionalen Ebene bei realen
Antennen in der zweiten Einrichtung 5 dargestellt.
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In
den Bereichen mit dem Winkel 0° und
90° treten
bei der vektoriellen Addition die größten Fehler entsprechend den
Bereichen 29 auf, da die Nebenrichtung (orthogonal stehende
Richtung), die eigentlich Null sein müßte, trotzdem empfängt, wie
man anhand der 8 sieht. Genau in dieser Lage,
die als eine der Hauptrichtungen bezeichnet ist, grenzt das Zweifach-Schwellwert-Verfahren
exakt ab, ebenso wie auch in den 45°-Lagen. Dies ist anhand des
Bereichs 30 für
die Hauptrichtungen sowie des Bereichs 31 für eine der
45°-Lagen in 7 zu
erkennen. Lediglich in den Zwischenlagen, beispielsweise bei 22,5°, 37,5° o. dgl.
ist gemäß 7 ein
minimaler Berechnungsfehler im geringen %-Bereich ersichtlich.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfaßt
vielmehr auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. So kann ein derartiges
Schließsystem
nicht nur im Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Es ist auch eine Verwendung
für ein
sonstiges Türschloß, das sich beispielsweise
an einer Immobilie o. dgl. befindet, möglich.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- (berechtigter)
Benutzer
- 3
- Schließsystem
- 4
- erste
Einrichtung
- 5
- zweite
Einrichtung
- 6
- Autotüre
- 7
- Signal
- 8
- Wirkbereich
- 9
- Zündschloß
- 10
- Lenkradverriegelung
- 11
- Start/Stop-Schalter
- 12
- Signal/Wecksignal
- 13
- Signal/Bereichsabgrenzungssignal
- 14
- Signal/Rückantwortsignal
- 15
- Signal/(codiertes)
Betriebssignal
- 16
- Türgriff
- 17
- Sender/Empfänger (in
der zweiten Einrichtung)
- 18
- Logikschaltung/Mikroprozessor
- 19
- Mittel
zur Messung der Feldstärke/RSS-Chip
- 20
- Eingang
(von RSS-Chip)
- 21
- RSSI-Ausgang
(an RSS-Chip)
- 22
- Innenraum
(von Kraftfahrzeug)
- 23
- Außenraum
(von Kraftfahrzeug)
- 24a
- Sender
(im linken Türbereich)
- 24b
- Sender
(im rechten Türbereich)
- 24c
- Sender
(im Heckbereich)
- 24d
- Sender
(im Frontbereich)
- 25a
- linker
Türbereich
- 25b
- rechter
Türbereich
- 25c
- Heckbereich
- 25d
- Frontbereich
- 26
- Speicher
- 27
- ideale
Empfangscharakteristik (für
x-Antenne)
- 27'
- reale
Empfangscharakteristik (für
x-Antenne)
- 28
- ideale
Empfangscharakteristik (für
y-Antenne)
- 28'
- reale
Empfangscharakteristik (für
y-Antenne)
- 29
- Bereich
(mit Fehler)
- 30
- Bereich
in Hauptrichtung (ohne Fehler)
- 31
- Bereich
in 45°-Lage
(ohne Fehler)