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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines ID-Gebers
bezüglich
einer Sende- und Empfangseinrichtung mit mehreren Sendeantennen,
insbesondere einem Steuergerät
eines Fahrzeuges, sowie wenigstens einen ID-Geber, eine Sende- und
Empfangseinrichtung und eine Anordnung hieraus zur Durchführung eines
derartigen Verfahrens.
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Derartige
Verfahren, Vorrichtungen und Anordnungen finden beispielsweise in
der Fahrzeugtechnik Anwendung, um die Position eines Fahrzeugschlüssels in
Form eines ID-Gebers zum Fahrzeug bzw. einem darin angeordneten
Steuergerät
zu bestimmen und nach erfolgreicher Authentifizierung Aktionen wie
Entriegeln der Zentralverriegelung, Deaktivierung der Wegfahrsperre,
etc. zu steuern.
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Hierbei
wird bei derartigen sogenannten passiven Zugangskontrollsystemen
die Forderung nach einer positionsspezifischen, beispielsweise seitenspezifischen
Steuerung bestimmter Aktionen erfüllt, indem über unterschiedlich positionierte
Antennen zeitlich versetzt LF (LF: Low Frequency = Niederfrequenz)-Telegramme
gesendet werden und jeweils nach dem Senden eines LF-Telegramms über eine bestimmte
Antenne eine Wartezeit abgewartet wird, in welcher eine diesbezügliche Antwort
von einem ID-Geber empfangen werden kann. Erst nach Verstreichen
einer solchen Wartezeit, welche zusammen mit der Sendezeit einen
Zyklus darstellt, erfolgt das Senden über eine weitere Antenne mit
darauffolgender Wartezeit.
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Nachteiligerweise
kann bei dieser Art der Positionsbestimmung eine Zeitverzögerung auftreten, welche
von einem Benutzer bzw. Anwender als zu langsame Reaktion empfunden
wird.
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Zudem
muss während
des zeitversetzten Sendens und der jeweils darauffolgenden Wartezeit das
entsprechende Steuergerät
mit der darin befindlichen Sende- und Empfangseinrichtung aktiv
gehalten werden, so dass hierdurch der Stromverbrauch steigt.
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Bei
Anwendungen mit autarker Energieversorgung, wie sie beispielsweise
in der Fahrzeugtechnik der Fall sind, ist jedoch ein möglichst
geringer Stromverbrauch, insbesondere während (längerer) Standzeiten, in welchen
die Fahrzeugbatterie nicht aufgeladen wird, gewünscht, um ein Entladen der
autarken Energieversorgung zu vermeiden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Positionsbestimmung eines ID-Gebers, sowie eine Sende- und Empfangseinrichtung,
einen ID-Geber und eine Anordnung hieraus zur Durchführung eines
derartigen Verfahrens zu schaffen, welche auf einfache Art und Weise
die Reaktionszeit verkürzt
und zudem den Energieverbrauch nicht steigert, vorzugsweise vermindert.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Sende- und
Empfangseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8, durch einen
ID-Geber mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und eine Anordnung mit
den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
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Nach
der Erfindung wird jeweils ein Sendetelegramm bzw. ein Datentelegramm über jeweils
eine in ihrer Ausrichtung unterschiedliche Antenne bzw. Antennen
mit örtlich
unterschiedlichen Sendecharakteristika gesendet, wobei das jeweilige
Sendetelegramm eine Positionsinformation über die jeweilige Antenne bzw.
deren Ausrichtung beinhaltet, über
die es gesendet wird.
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Hierdurch
ist es vorteilhafterweise nicht mehr notwendig, nach jedem Senden über eine
Antenne abzuwarten, ob innerhalb einer Wartezeit von beispielsweise
100 ms eine Antwort erfolgt. Stattdessen können alle Sendetelegramme ohne
dazwi schenliegende Wartezeit nacheinander oder beispielsweise mittels
mehrerer Sender auch gleichzeitig ausgesendet werden, worauf eine
einzige Wartezeit für
mögliche
Antworten von ID-Gebern
abgewartet wird.
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Der
Einfachheit halber wird im Folgenden eine Antenne mit einer bezüglich einer
weiteren Antenne örtlich
unterschiedlichen Sendeausrichtung bzw. Sendecharakteristik als
Antenne mit unterschiedlicher Ausrichtung bezeichnet. Selbstverständlich sind
hierdurch aber auch Mehrfachantennen oder einzelne, an gleicher
Stelle angeordnete Antennen, aber mit örtlich sich unterscheidenden
Sendecharakteristika (örtlich
unterschiedliche Sendefelder) umfasst.
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Das
Senden des Sendetelegramms erfolgt hierbei vorzugsweise in Form
eines LF-Telegramms, mit einer üblichen
Trägerfrequenz
unter 200 kHz, insbesondere 125 kHz oder 135 kHz und einer Baudrate von
einigen kBd, insbesondere 3,9 kBd und einer Telegrammlänge von
mehren Bit bis mehreren hundert Bit, insbesondere 50 bis 250 Bit,
so dass sich Sendezeiten von mehreren ms, beispielsweise durchschnittlich
40 ms ergeben.
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Durch
das Senden eines LF-Telegramms kann vorzugsweise aufgrund der geringen
Reichweite von wenigen Metern, insbesondere bis zu zwei Metern,
ein unnötiges
Reagieren auf ID-Geber, welche sich nicht tatsächlich nähern, um Aktionen am Fahrzeug
herbeizuführen,
vermieden werden. Hierdurch werden sowohl Fehlantworten unberechtigter ID-Geber
in einem größeren Umfeld
vermieden, als auch ein unnötiges Öffnen aufgrund
eines sich im Sendebereich befindlichen ID-Gebers, dessen Besitzer
bzw. Träger
aber keine Annäherung
an das Fahrzeug oder gar eine Aktion des Fahrzeuges beabsichtigt,
verhindert.
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Zudem
wird ein unnötiges
Wecken der gesamten Elektronik (wake-up) und damit ein erhöhter Stromverbrauch
in den ID-Gebern vermieden, welcher für die Signalverarbeitung und
eine etwaige Antwort auf ein empfangenes Sendetelegramm anfallen würde.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Senden der Sendetelegramme über die Sendeantennen
mit unterschiedlicher Information im jeweiligen Sendetelegramm gleichzeitig
oder nahezu gleichzeitig (überlappend).
Hierzu können
mehrere Sender vorrätig
gehalten werden, welche örtlich
getrennt, beispielsweise im Bereich der Sendeantennen oder in einem
Steuergerät
als Multisender kombiniert, angeordnet sein können.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Informationen über die
Ausrichtung der Antenne aus dem empfangenen Sendetelegramm im ID-Geber
ausgelesen und über
eine RF (RF: Radio Frequency bzw. Hochfrequenz)-Strecke an die Sende-
und Empfangseinrichtung übertragen.
Durch die vorzugsweise weitere Funkstrecke, insbesondere RF-Strecke,
von beispielsweise 315 MHz, 433 MHz oder auch 868 MHz (bzw. die
jeweils nach nationalen Vorschriften hierfür freigegebenen Frequenzen)
kann zudem ein gleichzeitiges Senden und Empfangen ermöglicht werden,
wobei ein RF-Signal vorteilhafterweise eine höhere Reichweite als ein LF-Signal
aufweist und demzufolge die einwandfreie Übertragung des Signals als
Antwort auf das vom ID-Geber
empfangene Sendesignal (Anfrage) auch in ungünstigen Fällen gewährleistet.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung findet vor dem Auslesen
der Information über
die Ausrichtung der Antenne bzw. eine hiervon abhängige Richtungs-
oder Positionsinformation des ID-Gebers zum Fahrzeug im ID-Geber
eine Vorprüfung, beispielsweise
durch Überprüfung einer
Fahrzeugkennung statt, ob der ID-Geber dem Fahrzeug zugeordnet ist.
Erst nach erfolgreicher erkannter Zuordnung wird eine entsprechende
weitere Elektronik, insbesondere eine Sendeeinrichtung aktiviert
oder aus einem Ruhemodus geweckt, so dass ein erhöhter Stromverbrauch
durch nicht zugehörige
Fahrzeugkennungen vermieden werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Positionsbestimmung
und Übertragung
der Antwort innerhalb eines Sende-Empfangszyklus der Sende- und
Empfangseinrichtung. Beispielsweise wird unmittelbar anschließend an
eine Sendezeit für alle
Sendetelegramme von beispielsweise 40 ms eine Wartezeit von beispielsweise
100 ms für
den Empfang eines oder mehrerer Antwortsignale abgewartet. Hierdurch
kann vorteilhafterweise eine schnelle Reaktionszeit gewährleistet
werden.
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Selbstverständlich ist
es aber auch zur weiteren Verbesserung der Reaktionszeit denkbar,
dass in einem aus Sendezeit und Wartezeit bestehenden Sende-Empfangszyklus
diese Zeiten teilweise überlappen,
so dass bereits Antworten empfangen werden können, während noch gesendet wird. Zudem können zur
Vermeidung von Störungen
durch gleichzeitige (Rück-)Antworten
in der Wartezeit sogenannte "time-slots" vorgesehen sein,
in welchen nach bestimmter Zuordnung einzelne ID-Geber, beispielsweise
durch das empfangene Telegramm synchronisiert, ihre Antwort senden.
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Wird
die (Rück-)Antwort
eines ID-Gebers von der Sende- und Empfangseinrichtung bzw. in diesem
Fall von der Empfangseinrichtung korrekt empfangen und verlief die
Authentifizierung erfolgreich, so können – abgesehen von einer Verringerung
des Energiebedarfs und Verbesserung der Reaktionszeit – zudem
als weiterer Vorteil in Abhängigkeit
von der durch die Sende- und Empfangseinrichtung empfangenen (Richtungs-)Information
mittels einer Steuereinrichtung unterschiedliche Aktionen gesteuert
werden. Beispielsweise kann zur Erhöhung der Fahrzeug- und Personensicherheit
nur die Tür
geöffnet bzw.
die Verriegelung entsperrt werden, an deren Seite sich eine Person
mit einem mitgeführten
ID-Geber nähert.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung aus einem Fahrzeug und
zwei ID-Gebern.
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Die
in 1 schematisch dargestellte Anordnung zeigt ein
Fahrzeug 1, in dessen Türen
sich LF-Antennen befinden, welche in nicht näher dargestellter Weise jeweils
mit einem LF-Sender
einer unten dargestellten Sende- und Empfangseinrichtung verbunden
bzw. gekoppelt sind. Diese nicht näher dargestellten LF-Antennen 20, 21, 22 sind
derart in ihrer Lage und ihrem Einbauort positioniert, dass sie die
in 1 dargestellte Sendefeldcharakteristik besitzen.
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Wie
ersichtlich, weist hierbei die in die linke Fahrzeugtür bzw. Fahrertür, beispielsweise
im Bereich des Türschlosses,
eingebaute LF-Antenne 20 einen Sendefeldbereich 3 auf.
In analoger Weise besitzt, wie in 1 dargestellt,
die in die rechte Fahrzeugtür
bzw. Beifahrertür
eingebaute LF-Antenne 21 einen Sendefeldbereich 5 und
die im Heckbereich, beispielsweise ebenfalls im Bereich des Schlosses, eingebaute
LF-Antenne 22 einen
Sendefeldbereich 7.
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Die
elliptische Außenlinie
zur Darstellung der Sendefeldbereiche 3, 5 und 7 stellt
in vereinfachter Form eine Grenze dar, innerhalb welcher ein in
diesem Beispiel über
die LF-Antennen
gesendetes Signal bzw. Sendetelegramm noch von einem beispielhaften
LF-Empfänger
korrekt empfangen werden kann.
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Derartige
LF-Empfänger
sind in ID-Gebern 9 und 11 enthalten, welche sich
beispielhaft in den Sendefeldbereichen 3 und 5 befinden.
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Wird
nun erfindungsgemäß von einer
in der Zeichnung nicht näher
dargestellten, als Basisstation bzw. Steuergerät 13 ausgebildeten
Sende- und Empfangseinrichtung bzw. deren LF-Sendeeinrichtung 19 ein LF-Telegramm 30 bzw. 31 gesendet,
so kann dieses Telegramm von den ID-Gebern 9, 11 im
Bereich der Felder 3, 5 empfangen werden.
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Erfindungsgemäß beinhaltet
ein derartiges Telegramm, beispielsweise als 3-Bit Zahlencode im Header
bzw. Nachrichtenkopf, eine Information, über welche Antenne es ausgesendet
wurde. Diese Information gibt damit Auskunft über die Aus(Richtung) bzw.
ob, wie im Beispiel dargestellt, das LF-Telegramm links, rechts oder hinten
am Fahrzeug empfangen wurde. Entsprechend ist hierdurch die Position
des empfangenden ID-Gebers relativ zum Fahrzeug im ID-Geber vorhanden.
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Nach
dem korrekten Empfang eines derartigen LF-Telegramms im ID-Geber 9, 11 bzw.
in dem darin befindlichen LF-Empfänger, der Teil einer ID-geberseitigen
Sende- und Empfangseinrichtung 40 bzw. 41 sein
kann, erfolgt vorzugsweise erst eine (Vor-)Prüfung, beispielsweise durch
Auslesen einer mit dem LF-Telegramm übermittelten Fahrzeugkennung
und Vergleich mit einer im ID-Geber bekannten Fahrzeugkennung, inwiefern
das empfangene LF-Telegramm den ID-Geber auch betrifft bzw. diesem
zugeordnet ist.
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Erst
nach erfolgreicher Überprüfung wird
im ID-Geber weitere Elektronik zum Auslesen der Richtungsinformation
und zum Senden einer Rückantwort aktiviert
oder aus einem Ruhemodus geweckt.
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Im
Folgenden wird die ausgelesene Richtungs- bzw. Positionsinformation
als Teil einer Antwort bzw. eines Antworttelegramms 50 bzw. 51,
vorzugsweise auf einer anderen Funkstrecke, beispielsweise RF-Strecke
mit 433 MHz, 868 MHz oder anderen hierfür zulässigen RF-Frequenzen gesendet.
Das Auslesen der Richtungsinformation sowie das Veranlassen des
Sendens eines Antworttelegramms kann von einer ID-geberseitigen
Steuer- und Auswerteeinheit 45 bzw. 46 durchgeführt werden.
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Selbstverständlich können hierbei
weitere nicht näher
dargestellte bekannte Abläufe
und Techniken zur Überprüfung der
Berechtigung bzw. zur Authentifizierung eines ID-Gebers bei einer
Basisstation erfolgen bzw. angewendet werden.
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Nach
dem Empfang der Rückantwort
z. B. durch einen RF-Empfänger der
Sende- und Empfangseinrichtung 13 und etwaiger zusätzlich erfolgter Authentifizierung
wird nun im Fahrzeug, vorzugsweise im Steuergerät bzw. der Sende- und Empfangseinrichtung,
mittels einer entsprechenden Auswerteeinheit die Richtungsinformation
ausgelesen und bei Bedarf eine entsprechend richtungs- bzw. seitenabhängige Aktion,
beispielsweise das Öffnen
nur der Fahrertür
oder nur der Heckklappe bzw. des Kofferraums, als Antwort auf eine
entsprechende Annäherung
mittels einer ebenfalls vorzugsweise im Steuergerät enthaltenen
Steuereinrichtung veranlasst.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
seitenspezifisch (im Beispiel links, rechts, hinten) auf eine entsprechende
Annäherung
zu reagieren, ohne eine möglicherweise
unerwünschte
gesamte Reaktion, wie Entsperren der Zentralverriegelung aller Türen, zu
veranlassen.
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Obwohl
im erläuterten
Beispiel das Senden der LF-Telegramme über die unterschiedlichen Antennen
vorzugsweise gleichzeitig mittels jeweils entsprechend vorhandener
Sender oder Sendeeinheiten erfolgt, ist es aber auch denkbar, die
unterschiedlichen Antennen nacheinander mit jeweils unterschiedliche
Richtungsinformationen enthaltenden Sendetelegrammen anzusteuern,
wofür ein
einzelner Sender bzw. eine einzelne Sendeeinheit ausreicht.
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Trotzdem
ergibt sich auch bei dieser Variante gegenüber einem zeitversetzten Senden
ohne Richtungsinformation mit jeweils notwendiger nachfolgender
Wartezeit für
den Empfang einer Rückantwort eine
Verkürzung
der Reaktionszeit, da erfindungsgemäß die jeweils nachfolgende
Wartezeit entfällt
und nur einmal nach erfolgtem Senden aller Sendetelegramme auf eine
Antwort gewartet werden muss.
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Obwohl
die Erfindung vorstehend anhand eines Beispiels in der Fahrzeugtechnik
erläutert
wurde, ist die Erfindung in allen Bereichen, beispielsweise in der
Gebäudesicherungstechnik,
in der Hausgerätetechnik,
Beleuchtung, etc., anwendbar, in denen eine passive Zugangskontrolle
oder richtungsspezifische Reaktion auf unterschiedliche Annäherungen
eine Rolle spielen kann.
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- 1
- Fahrzeug
- 3
- Sendefeldbereich
LF links (Fahrertür)
- 5
- Sendefeldbereich
LF rechts (Beifahrertür)
- 7
- Sendefeldbereich
LF hinten (Heckklappe/Kofferraum))
- 9
- ID-Geber
1
- 11
- ID-Geber
2
- 13
- Sende-
und Empfangseinrichtung
- 19
- Sendeeinrichtung
von 13
- 20
- Antenne
in/an Fahrertür
- 21
- Antenne
in/an Beifahrertür
- 22
- Antenne
in/an Heckklappe/Kofferraum
- 30
- Sendetelegramm
von 20
- 31
- Sendetelegramm
von 21
- 40
- ID-geberseitige
Sende- und Empfangseinrichtung zu 9
- 41
- ID-geberseitige
Sende- und Empfangseinrichtung zu 11
- 45
- Steuer-
und/oder Auswerteeinheit zu 9
- 46
- Steuer-
und/oder Auswerteeinheit zu 11
- 50
- Antworttelegramm
von 9
- 51
- Antworttelegramm
von 11