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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein funkbasiertes Schließsystem
eines Kraftfahrzeuges.
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Derartige
funkbasierte Schließsysteme
für Kraftfahrzeuge
werden auch als Keyless-Entry-Systeme bezeichnet. Keyless-Entry-Systeme
sind hinlänglich
bekannt. Diese Systeme bestehen aus mindestens einem mobilen ID-Geber,
den ein Benutzer eines Kraftfahrzeugs mit sich führt, sowie mindestens einer
Sende-/Empfangseinheit, welche im Kraftfahrzeug angeordnet ist und
welche mit mindestens einer Empfangsantenne und mindestens einer
Sendeantenne in Verbindung steht. Die Aktivierung des Keyless-Entry-Systems erfolgt in
einer ersten Ausführungsform,
indem ein Nutzer mit dem ID-Geber das Keyless-Entry-System aktiviert,
oder in einer zweiten Ausführungsform,
indem der Nutzer das Fahrzeug berührt und damit das Keyless-Entry-System im Fahrzeug
weckt, dann das Keyless-Entry-System
im Fahrzeug über
die dort angeordneten Antennen Signale sendet und hierdurch den
ID-Geber erweckt, den der Nutzer mit sich führt. In einer weiteren Ausführungsform
wird das Keyless-Entry-System im Fahrzeug aktiviert, wenn ein Nutzer
eine bestimmte Betätigung
am Fahrzeug vornimmt, wie etwa den Türgriff der Fahrzeugtür des Kraftfahrzeuges
betätigt. Bei
dieser Ausführungsform
sendet dann die im Fahrzeug angeordnete Sende- und Empfangseinheit über die
Antennen ein Aufwecksignal an den Sender. Der ID-Geber wird somit
aktiviert und sendet ein verschlüsseltes
Codesignal an die Steuereinheit im Fahrzeug, über das Keyless-Entry-System,
welches dieses Signal auswertet und entsprechend das Fahrzeug öffnet, bei
Berechtigung, oder nicht öffnet,
bei Nichtberechtigung.
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Will
in einer bevorzugten Ausführungsform ein
Nutzer das Fahrzeug mittels des Keyless-Entry-Systems öffnen oder
schließen,
so aktiviert er mittels einer speziell hierfür vorgesehenen Eingabeeinheit,
vorzugsweise einer Taste auf dem ID-Geber, diesen, welcher dann
das Codesignal an den Empfänger
im Keyless-Entry-System sendet. Dieses Signal wird von den Antennen
am Fahrzeug empfangen und der Empfangseinheit zugeleitet. Die Empfangseinheit
ist mit einer Steuereinheit verknüpft. Die Steuereinheit vergleicht
das eingehende Signal mit einem gespeicherten Codesignal und gibt
bei Übereinstimmung
das verriegelte Fahrzeug, vorzugsweise Kraftfahrzeug, frei, sprich
entriegelt dieses bzw. verriegelt es, wenn das Fahrzeug geöffnet ist.
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Nachteilig
bei den bekannten Keyless-Entry-Systemen ist, dass für jedes
Fahrzeug und für
jede Baureihe eine gesonderte Einmessung des Systems zu erfolgen
hat, im Weiteren muss stets der Einbauort der Antenne konkret vorbekannt
und definiert sein. Die Anzahl der Antennen ist daher nicht variabel.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher ein funkbasiertes Schließsystem
aufzuzeigen, welches universell einsetzbar ist und nicht den Beschränkungen
der bekannten funkbasierten Schließsysteme unterliegt.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
dass den vorhandenen niederfrequenten Sendeantennen verschiedene
Parametersätze zugeordnet
werden. Die verschienenen Einbauorte sowie die verschiedenen Fahrzeugtopologien
werden durch unterschiedliche Parametersätze angepasst, welche den Antennen
zugeordnet sind. Hierbei werden insbesondere durch eine Vergleichslogik die
auf eine Antenne anzuwendenden Parametersätze gesteuert, insbesondere,
welche der Antennen zur Kommunikation und welche der Antennen für Messungen
herangezogen werden.
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Es
wird der Sendestrom, welcher in jeder der Antennen beim Senden fließt, gemessen.
Durch das Messen des Sendestromes und der daraus resultierenden
Feldstärke,
welche insbesondere im Empfänger
des ID-Gebers empfangen wird, wird auf die Position des ID-Gebers
zum Kraftfahrzeug rückgerechnet.
Der ID-Geber übermittelt
hierzu die Werte der Empfangsfeldstärke des Empfangssignals bzw.
des im Empfänger
des ID-Gerbers induzierten Stromes.
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Bei
der Erfindung der Anmelder kommt nunmehr eine skalierbare Software
zum Einsatz, welche über
Parametersätze,
die in Abhängigkeit
des Einbauortes, der Anzahl der Antennen oder der Funktion der Antennen
variiert. Hierbei kann insbesondere die Fahrzeugtopologie berücksichtigt
werden und diese anhand der Parametersätze für die Antennen angepasst werden.
Somit ist jeder der Antennen eine Vielzahl von Antennenparametern über die
Parametersätze
zugeordnet und die Antennen können
entsprechend ihrer Funktion, ihres Einbauortes und der Topologie
des Fahrzeuges angesteuert werden. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen,
dass im Fahrzeug und bei Verwendung des Fahrzeuges diverse unterschiedliche
Funktionen des Keyless-Entry-Systems vorkommen, so ist beispielsweise
beim Öffnen und
Schließen
des Kraftfahrzeuges über
das Keyless-Entry-System eine andere Sende- und Empfangscharakteristik
der Antennen notwendig, als wenn das Starten des Motors des bereits
geöffneten Kraftfahrzeuges über das
Keyless-Entry-System freigeschaltet werden soll. Die Parametersätze der
Antennen unterscheiden zum einen den Einbauort der Antennen, zum
anderen auch die funktionsbezogene Funktionalität der Antennen. Hierdurch ergibt
sich insbesondere der Vorteil, dass ein entsprechender Algorithmus
zur Innen- oder Außenerkennung
frei skalierbar ist und dass die Antennen nicht symmetrisch angeordnet
werden müssen.
Die Symmetrierung kann durch geschickte Auswahl der Parametersätze erfolgen.
Weiterhin ist von Vorteil, dass das Keyless-Entry-System unabhängig vom
Einbauort der Antennen ist. Es wird über die Parametersätze aber
sichergestellt, dass die Sendeantenne im jeweiligen Einsatzfall
die entsprechenden und gewünschten
Bereiche abdecken.
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Unter
Parametersätze
sind insbesondere hier Feldstärkeschwellen
zu verstehen, die den jeweiligen einzelnen Antennen in Abhängigkeit
der jeweiligen Funktionen des Keyless-Entry-Systems zugeordnet sind.
So benötigt
z. B. eine Antenne zur Innen- und Außenerkennung bei Start des
Kraftfahrzeuges die Feldstärken
des ersten Parametersatzes, bei einem eingeschränkten Innenraumscan wird beispielsweise
der zweite Parametersatz der Antenne verwendet, bei der Freigabe
des Motorstarts wird beispielsweise der dritte Parametersatz der
Antenne herangezogen. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen,
dass bei Start des Motors sich der ID-Geber wohl in Nähe des Fahrers, und somit in
Nähe des Starterknopfes
befindet. Insoweit kann dann mit einer geringeren Sendeleistung
der Antennen gearbeitet werden und die Schwellwerte abgesenkt werden.
Im Weiteren wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
nur diejenige Antenne, welche am nächsten am potenziellen Ort
des ID-Gebers ist, zur Freigabe herangezogen.
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Um
eine Unterscheidung der einzelnen Parametersätze und deren Auswahl zu ermöglichen, wird
jedem Parametersatz ein oder mehrere Logikbytes zugeordnet, welche über eine
Vergleichslogik beispielsweise die Schwellwerte der Feldstärken festlegen.
Damit sind für
jede Antenne mehrere Schwellwertparameter vorhanden bzw. vorgebbar, welche
diese zur Funktionalitätsfreigabe
benötigt. Die
Logikbytes sind derart codiert, dass diese zum einen die Anzahl
der Antennen berücksichtigen,
und zum anderen die Feldstärkeschwellwerte.
Sind in einem Fahrzeug beispielsweise acht Antennen vorhanden, ist
jeder einzelnen Antenne eine Ziffer zugewiesen, beispielsweise eine
der Ziffern 0 bis 7. Soll nunmehr bei einem Einsatz eine definierte
Antenne oder mehrere Antennen zum Einsatz kommen, beispielsweise
die Antennen 0 bis 3, so können
diese über
die Logikbytes angesteuert werden. Über eine Logiksteuerung, welche
dann beim Senden die Antennen 0 bis 3 freischaltet und die Antennen
4 bis 7 blockiert, wird gewährleistet,
dass lediglich die Antennen 0 bis 3 in den Sendebetrieb übergehen.
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In
einer typischen Anwendung weckt ein niederfrequenter Sender der
Zentraleinheit einen ID-Geber, der die Feldstärke misst. Die Messwerte werden an
den niederfrequenten Sender über
eine Hochfrequenzverbindung zurückgesendet,
dort korrigiert und ausgewertet.
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Wie
bereits beschrieben, kann somit problemlos auf die Topologie eines
Fahrzeuges eingegangen werden und funktionsbezogen einzelne Antennen
für die
Funktion herangezogen werden.
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Im
Weiteren wird nunmehr die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
anhand von Figuren näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
schematische Feldverteilung des Sendefeldes von Antennen in einem
Fahrzeug;
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2 einen
schematischen Aufbau einer niederfrequenten Sendevorrichtung.
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3 eine
schematische Anordnung von Antennen in einem Fahrzeug.
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In 1 ist
schematisch die Außenkontur
K eines Fahrzeugs F, sowie im Fahrzeug angeordnete Sendeantennen
A1, A2, A3 dargestellt.
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Bei
den Antennen A1, A2, A3 handelt es sich vorzugsweise um Sendeantennen,
welche mit niedriger Frequenz senden, d.h. um Antennen zum Ausstrahlen
von Langwellen.
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Jede
dieser Antennen A1, A2, A3 weist ein entsprechendes Feld, bezeichnet
mit BA1, BA2, BA3, auf.
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Ein
Empfänger
E wird entlang der Außenkontur
K des Fahrzeuges F geführt.
Hierbei wird der Empfänger
E nicht nur in eine Ebene um die Außenkontur K geführt, sondern
in allen drei Raumebenen. Hierbei wird der Empfänger E an vordefinierten Positionen
entlang der Außenkontur
K positioniert. Anschließend
wird zunächst
jede der Antennen A1 bis A3 mit einem Sendesignal beaufschlagt.
Der Empfänger
E empfängt
das Sendesignal und wertet vorzugsweise die Empfangsfeldstärke aus.
Diese Empfangsfeldstärke
wird jeder einzelnen Antenne A1, A2, A3 und jedem einzelnen Positionspunkt
entlang der Außenkontur
K zugeordnet. Hierzu steht der Empfänger E mit einer Steuereinheit
in Verbindung. Bei dieser Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise
um eine Computereinheit, welche automatisch die Position des Empfängers E
entlang der Außenkontur
K steuert, wobei der Empfänger
E vorzugsweise in einer Vorrichtung angeordnet ist, welche punktweise jeden
einzelnen gewünschten
Punkt entlang der Außenkontur
K ansteuert und anschließend
die Messung startet, indem diese jeder der Antennen A1, A2, A3 zum
Senden veranlasst. Bei der Messung wird nunmehr, wie bereits beschrieben,
jede einzelne der Antennen A1, A2, A3 angesteuert und gibt ein Sendesignal
ab, welches von der Empfangseinheit E empfangen wird. Im Weiteren
erfolgt Kumulation der Antennen A1, A2, A3 beim Senden, so dass
zu jedem Punkt, an welchem die Vorrichtung eine beschriebene Messung
vornimmt, zum einen die Feldstärke
jeder einzelnen Antenne A1, A2, A3, wie auch die kumulative Feldstärke im Empfänger E erfasst
wird.
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Zu
jedem Raumpunkt um und entlang der Außenkontur K wird/werden die
Empfangsfeldstärke/n,
wie eingangs beschrieben, gespeichert.
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Es
existiert sodann zu jedem Ortspunkt der Außenkontur K und um die Außenkontur
K herum Daten, welche die Empfangsfeldstärken B1, B2, B3 der Antennen
A1, A2, A3 bezogen auf einen Ortspunkt, repräsentieren. Hierdurch lässt sich
nunmehr jeder einzelnen Antenne diejenige Feldstärke zuweisen, welche im Bereich
der Außenkontur
K der Karosserie vorhanden ist. Somit kann für den Empfänger E anhand der Feldstärke, welche
dieser empfängt,
festgestellt werden, durch Vergleich der im Speicher abgelegten
Feldstärken
mit den entsprechenden zugehörigen
abgespeicherten Daten entlang der Außenkontur K, an welcher Stelle
bzw. Position sich der Empfänger
E befindet.
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Da
nach Beendigung der Messungen die Außenkontur K des Fahrzeuges
F durch die gespeicherten Daten vorgegeben ist, kann eine Grenzfeldstärke BminA1, BminA2 BminA3 definiert werden, welche die Außenkontur
K des Fahrzeuges in Form von Feldstärken (Empfangsfeldstärken) widerspiegelt.
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Liegt
der Wert der Feldstärke,
welchen der Empfänger
E an einem Ort empfängt über der
Grenzfeldstärke
BminA1, BminA2 BminA3, so kann darauf geschlossen werden,
dass der Empfänger
E sich innerhalb des Fahrzeuges F befindet, ist der Wert der Feldstärke hingegen
kleiner als die Grenzfeldstärke BminA1, BminA2 BminA3 so ist daraus zu schließen, dass ich
der Empfänger
außerhalb
des Fahrzeuges F befindet.
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Auf
diese Weise ist eine sichere Erkennung möglich, ob sich der Empfänger innerhalb
oder außerhalb
des Fahrzeuges befindet.
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In 2 ist
die Sendevorrichtung im Kraftfahrzeug beispielhaft dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einer Steuereinheit ST, einem Spannungsmesser
U, der vorzugsweise in der Steuereinheit ST selbst integriert ist,
einem Strompulsweitenmodulator IP, der ebenfalls vorzugsweise in
der Steuereinheit ST integriert ist, sowie einer Antenne A, welche
im Wesentlichen aus der Serienschaltung eines Widerstands R, einer
Spule L und einer Kapazität
C besteht.
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Der
im Serienschwingkreis, sprich in der Antenne A, fließende Strom,
der möglichst
konstant zu halten ist, ist zur Erzeugung der gewünschten
Sendesignale im Wesentlichen abhängig
vom Widerstand R, der Kapazität
C und der Induktivität
L und der Versorgungsspannung UBat. Da die Werte für den Serienschwingkreis,
d.h. die Werte für
die Induktivität, den
Widerstand und die Kapazität
bekannt sind, kann über
die Versorgungsspannung, d.h. den Wert der Versorgungsspannung,
der Strom, der im Serienschwingkreis fließt, errechnet werden. Es kann
aber auch über
eine Stromregelung, hier nicht dargestellt, der Strom auf einen
konstanten Wert gebracht werden, sodass die Antenne A mit einem
konstanten Strom beaufschlagt wird. Dies sorgt dann für eine konstante
Feldstärke
um die Anntenne A.
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In 3 sind
beispielhaft acht Antennen in einem Fahrzeug angeordnet. Die Antennen
sind mit A0 bis A7 bezeichnet. Es sind die Antennen A0, A1, A6,
A7 vorzugsweise im Innenbereich und die Antennen A2, A3, A4, A5
am Außenbereich
der Karosserie K des Fahrzeuges F angeordnet. Soll nunmehr ein Außenscan
vorgenommen werden, so werden der Logikeinheit, welche in 3 nicht
dargestellt ist, nur die Antennen A2, A3, A4, A5 zum Senden veranlasst. Die
Antennen A0, A1, A6, A7 sind nicht abgeschaltet, da zunächst davon
auszugehen ist, dass sich der ID-Geber, ebenfalls nicht dargestellt
in 3, außerhalb
des Fahrzeuges F befindet.
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Da
nunmehr der exakte Ort des Einbaus der Antennen A2, A3, A4, A5 nicht
mehr direkt vorgegeben werden muss, sondern diese über die
Parametersätze
gesteuert ist, wird in der Logikeinheit der Einbauort hinterlegt.
So ist beispielsweise die Antenne A5 im linken Fahrzeugbereich angeordnet,
beispielsweise in eine der Türklinken
des Fahrzeuges eingebaut. Je nachdem, ob sich das Fahrzeug um einen
Zweitürer
oder Viertürer
handelt, ist in vorzugsweiser Ausführung die Antenne A5 in die
Vordertür oder
in die Hintertür
integriert. Dies wird entsprechend über den Parametersatz angepasst.
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Ist
das Fahrzeug geöffnet
und es wird beispielsweise der Starterknopf betätigt, so ist klar, dass eine
Außenerkennung
nicht notwendig ist. Daher ist es ausreichend, wenn dann die Innenantennen
A0, A1, A6, A7 lediglich zur Funktion herangezogen werden, da davon
auszugehen ist, dass bei Betätigung des
Starterknopf es sich der ID-Geber im Innenraum bzw. nahe beim Fahrer
und somit nahe beim Starterknopf befindet. Daher ist es ausreichend,
wenn die Antennen A0, A1, A6, A7 zur Funktion herangezogen werden.
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Im
Weiteren kann somit auch eine Parametrisierung vorgenommen werden,
dass beispielsweise diverse Scans durchzuführen sind. So wird kontinuierlich
ein Scan vorgenommen, ob der ID-Geber im Bereich des Fahrzeuges
F ist. Ist dies nicht der Fall, so wird das Fahrzeug F automatisch
verschlossen. Dies erfolgt nunmehr wie folgt: Zunächst wird
ein Innenraumscan vorgenommen, d.h. lediglich die Antennen A0, A1,
A6, A7 sind aktiv. Diese senden ein Signal. Reagiert darauf der
ID-Geber in beschriebener Weise nicht, so werden nachfolgend die
Außenantennen
hinzugeschaltet oder lediglich die Außenantennen zum Scan herangezogen.
Wird auch hier der Schlüssel
nicht detektiert, so ist davon auszugehen, dass der ID-Geber sich
nicht im Bereich des Kraftfahrzeuges F befindet und das Kraftfahrzeug
F wird verschlossen.