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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines ID-Gebers für ein Keyless-Entry-Go-System, welches vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
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Derartige funkbasierte Schließ-/Startfreigabesysteme für Kraftfahrzeuge werden auch als Keyless-Entry-Go-Systeme bezeichnet.
Keyless-Entry-Go-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-Go-Systems erfolgt in einer ersten Ausführungsform, indem ein Nutzer mit dem ID-Geber das Keyless-Entry-Go-System aktiviert, oder in einer zweiten Ausführungsform, indem der Nutzer das Fahrzeug berührt und damit das Keyless-Entry-Go-System im Fahrzeug weckt, dann das Keyless-Entry-Go-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-Go-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-Go-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-Go-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 in Keyless-Entry-Go-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 bisher bekannten Verfahren ist es, dass zur Positionsbestimmung eine Auswertung der Sendefeldstärke erfolgte und, da die Sendefeldstärke proportional zum in die Antenne eingeprägten Antennenstrom ist, der Antennenstrom konstant gehalten werden muss. Dies ist aufwändig, da eine aufwändige Stromregelung eingerichtet werden muss, um den Strom in der Sendeantenne auf den entsprechenden Wert zu setzen.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 059 179 A1 weist zusätzlich das Merkmal auf, dass Feldstärkewerte als Parametersatz gespeichert werden.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 034 097 A1 offenbart desweiteren, dass die Position des ID-Gebers anhand des Verhältnisses von gemessenen Stromwerten bestimmt wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Sendestrom nur in Abhängigkeit der Batteriespannung vorberechnet und eingestellt wird.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Regelung auf einen konstanten Strom nicht notwendig. Durch das Messen des Sendestromes und der daraus resultierenden Feldstärke, welche insbesondere im Empfänger des ID-Gebers empfangen wird, wird auf relative Art und Weise die Position des ID-Gebers zum Kraftfahrzeug rückgerechnet. Der ID-Geber übermittelt hierzu die Werte der Empfangsfeldstärke des Empfangssignals bzw. des im Empfänger induzierten Stromes.
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Statt der technologisch aufwändigen Regelung des Sendestromes wird vorzugsweise der Sendestrom für die niederfrequente Sendeantenne, bei variabler Betriebsspannung wie in Kfz jeweils in Abhängigkeit der Batteriespannung vorberechnet und eingestellt. Dabei kann es aufgrund veränderter elektrischer Eigenschaften der Antenne zu Abweichungen kommen.
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Durch das Messen des tatsächlichen Sendestromes und der Bewertung der daraus resultierenden gesendeten Feldstärke kann die am ID-Geber empfangene Feldstärke aber dennoch über den tatsächlichen Sendestrom bewertet und so die Positionserkennung abgeleitet werden.
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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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Der Sendestrom in der niederfrequenten Antenne muss dabei nicht genau eingestellt zu werden. Es kann auf die Regelung ganz verzichtet werden. Der Strom sollte allerdings nach einem gewissen Einschwingvorgang möglichst konstant bleiben.
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Die Korrektur und/oder Auswertung der Messwerte kann wahlweise im Sender oder im Empfänger stattfinden. Die benötigten Informationen müssen entsprechend übertragen werden, d.h. entweder die gemessene Feldstärke vom ID-Geber zur Zentraleinheit oder der tatsächliche Sendestrom bzw. die daraus resultierende Sendefeldstärke an den ID-Geber.
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Im Weiteren wird nunmehr die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine schematische Feldverteilung von Antennen im Fahrzeug;
- 2 einen typischen Verlauf der Feldstärke einer Antenne.
- 3 einen schematischen Aufbau der Vorrichtung.
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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 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 entlang 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. 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. Auf diese Weise ist eine sichere Erkennung möglich, ob sich der Empfänger innerhalb oder außerhalb des Fahrzeuges befindet.
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Anhand der 2 ist der Zusammenhang zwischen dem Wert der Feldstärke und der Position des ID-Gebers dargestellt. So zeigen die Linien B0, B1 und B2 Feldstärkeverteilungen in Abhängigkeit vom Abstand der Antenne für unterschiedliche Sendeströme I0 bis I2 und damit auch entsprechend unterschiedliche Sendefeldstärken. Dabei ist Pmax die Grenze desjenigen Umgebungsbereichs, innerhalb dessen sich der ID-Geber befinden muss, um die gewünschte Aktion, beispielsweise das Öffnen einer Tür eines Kraftfahrzeugs, auszulösen.
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Der sich anschließende Bereich ist somit als nicht zu berücksichtigender Bereich schraffiert dargestellt. Anhand der Variation des Sendestroms lässt sich somit, im Zusammenhang mit den ermittelten Feldstärken die Position eines Empfängers gemäß der vorgehenden Beschreibung relativ zum Fahrzeug exakt bestimmen. Es kann somit insbesondere eine Feststellung erfolgen, ob sich der Empfänger innerhalb oder außerhalb des Fahrzeuges befindet.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr der Strom, der zur Sendeantenne fließt, nicht mehr gemessen und/oder auf einen definierten Wert eingestellt. Vielmehr genügt es, die Batteriespannung zu ermitteln. Anhand der Batteriespannung, bzw. der Versorgungsspannung, welche zur Versorgung der Antennen und der weiteren Elemente vorhanden ist, wird nunmehr der Antennensendestrom errechnet. Im Empfänger E wird nunmehr die Empfangsfeldstärke gemessen. Anhand der Beziehung zwischen der Empfangsfeldstärke im Empfänger E und dem Strom der in der/den Antenne/n A1 bis A3 fließt, errechnet aus der gemessenen Versorgungsspannung im Kraftfahrzeug, lässt sich somit über den bekannten Verlauf der Feldstärke anhand der gespeicherten Daten über die Entfernung des Empfängers E von der Antenne A1 bis A3 bestimmen, an welcher Stelle sich der Empfänger E befindet, insbesondere ob der Empfänger im Fahrzeug oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist.
In 3 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 Widerstand R, einer Spule L und einer Kapazität C besteht. Die Antenne A stelle einen Serienschwingkreis bestehend aus dem Widerstand R, der Spule L und der Kapazität C dar.
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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. Diese Errechnung nimmt die Steuereinheit ST vor, indem über den Spannungsmesser U die Versorgungsspannung UBat gemessen wird und der Steuereinheit ST vom Spannungsmesser U der Wert der Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt wird. Anhand der Versorgungsspannung UBat errechnet die Steuereinheit ST den Wert des Stromes, der in der Antenne A beim Senden fließt. Der ID-Geber empfängt das Signal und ermittelt den in dessen Empfangsantenne fließenden Strom. Über das Verhältnis dieser Ströme kann damit auf die Position des ID-Gebers geschlossen werden, durch die Steuereinheit ST, indem die Steuereinheit ST diese Stromwerte mit den gespeicherten Werten vergleicht und interpoliert.
