DE102008012606B4

DE102008012606B4 - Passives drahtloses Zugangssystem mit einem Ortungssystem und Verfahren zum Herstellen und Betreiben des Systems

Info

Publication number: DE102008012606B4
Application number: DE102008012606.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Bräuer; Herbert Froitzheim
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2028-03-06
Also published as: DE102008012606A1; CN102017296B; CN102017296A; WO2009109575A1

Abstract

Passives drahtloses Zugangssystem (1) mit einem Ortungssystem (5) aufweisend:einen zu ortenden Identitätsgeber (7) mit einem Messaufnehmer (8) für eine dreidimensionale Erfassung von elektromagnetischen Feldstärken im Langwellenbereich;einen Raum (9) mit Zugangsbeschränkung;mindestens drei voneinander beabstandete Antennen (10), die in dem Raum (9) angeordnet und für den Langwellenbereich ausgelegt sind;ein Steuergerät (11), das mit den Antennen (10) zusammenwirkt und bei Anforderung eine zeitlich gestaffelte Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern im Langwellenbereich veranlasst;dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (10) in das Steuergerät (11) zu einem räumlich kompakten Ortungsmodul (13) integriert sind, indem das Steuergerät (11) mit den Antennen (10) auf einer gedruckten Schaltungsplatine (27) angeordnet ist und Leiterbahnen der gedruckten Schaltungsplatine (27) Antennenzuleitungen bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein passives drahtloses Zugangssystem mit einem Ortungssystem und ein Verfahren zum Herstellen und Betreiben des Systems. Das passive drahtlose Zugangssystem mit Ortungssystem weist einen zu ortenden Identitätsgeber mit einem Messaufnehmer für eine dreidimensionale Erfassung von elektromagnetischen Feldstärken im Langwellenbereich auf. Ferner weist das System einen Raum mit Zugangsbeschränkung auf, in dem mehrere voneinander beabstandete Antennen angeordnet sind, die für den Langwellenbereich ausgelegt sind. Ferner weist das Ortungssystem ein Steuergerät auf, das mit den Antennen zusammenwirkt und bei Aktivierung eine zeitlich gestaffelte Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern im Langwellenbereich veranlasst.
Ein derartiges drahtloses passives Zugangssystem ist aus der Druckschrift WO 2004/001897 A1 bekannt und wird mit 8 näher erläutert. In dieser bekannten Ausführungsform ermöglicht das passive drahtlose Zugangssystem 3 den Zugang zu einem Fahrzeug 23. Dazu werden von Antennen, die innerhalb des Fahrzeugs 23 oder an dem Fahrzeug 23 angebracht sind, elektromagnetische Felder im Langwellenbereich abgestrahlt. Das Zugangssystem 3 erfasst in diesem Beispiel einen Innenbereich 20 des Fahrzeugs und fünf Außenbereiche um das Fahrzeug 23 herum. Antennen an unterschiedlichen Antennenpositionen erfassen einen ersten Außenbereich 14 auf der Fahrerseite, einen weiteren Außenbereich 15 auf der Beifahrerseite, einen Außenbereich 16 im Bereich einer fahrerseitigen Hecktür und einen Außenbereich 17 im Bereich einer beifahrerseitigen Hecktür des Fahrzeugs 23. Schließlich ist eine weitere Antennenposition vorgesehen, um den Kofferraumbereich 18 und den Zugang zu einer Heckklappe 36 zu ermöglichen.
Mit Hilfe dieser elektromagnetischen Felder und einem Identitätsgeber 7, der sich mit einer zugangsberechtigten Person 38 von einer entfernten Position 39 dem Fahrzeug 23 in eine Erfassungsposition 40 nähert, kann festgestellt werden, in welchem Außenbereich 14 bis 18 die zugangsberechtigte Person 38 ist, und ein entsprechender Zugang 24 für einen Bereich z.B. 14 kann freigegeben werden. Dazu wird von dem Identitätsgeber 7 nicht nur ein Identitätscode abgegeben, sondern der Identitätsgeber 7 weist auch einen Messaufnehmer 8 auf, mit dem die elektrische Feldstärke im Langwellenbereich dreidimensional gemessen wird. Dafür sind beispielweise in den Raumkoordinaten x, y und z drei orthogonal zueinander ausgerichtete Induktivitäten in dem Identitätsgeber 7 angeordnet.
Der Messsaufnehmer 8 erfasst die elektrische Feldstärke in den drei Raumkoordinaten x, y und z von der jeweils sendenden Antenne. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes wird der Zugang 24 freigegeben, wenn sich die zugangsberechtigte Person 38 bzw. ihr Identitätsgeber 7 in einer Erfassungsposition 40 befindet. Dabei kann das hier nicht gezeigte Steuergerät innerhalb des Fahrzeugs 23 mehrere Zugangsfunktionen auslösen, beispielsweise die Freigabe des Zugangs 24, die Freigabe einer Wegfahrsperre oder die Freigabe einer Startvorrichtung für das Fahrzeug 23. Die Freigaben oder die Sperrung derartiger Funktionen sind davon abhängig, ob sich die zugangsberechtigte Person 38 mit dem Identitätsgeber 7 in einem der Außenbereiche 14 bis 18 oder im Innenbereich 20 aufhält. So ist beispielsweise für die Freigabe des Startvorgangs erforderlich, dass sich die zugangsberechtigte Person 38 mit ihrem Identitätsgeber 7 im Innenbereich 20 des Fahrzeugs 23 aufhält. Der Identitätsgeber 7 kann dabei als Chipkarte, als Smart Card, als Schlüssel, als Schlüsselanhänger, als Bestandteil einer Uhr oder eines Armbandes, als Fernbedienung oder auch als Implantat am Körper oder in der Nähe des Körpers der zugangsberechtigten Person 38 angeordnet sein.
Zur Erfassung der Position des Ortes des Identitätsgebers 7 und somit der zugangsberechtigten Person 38 sind in dem Fahrzeuginnenbereich 20 Sende- und Empfangseinrichtungen in Form eines Steuergerätes und mehrerer voneinander beabstandeter im Fahrzeuginnenbereich 20 verteilter Antennen angeordnet, sodass durch Empfang der Feldstärke einer bestimmten Antenne die Position des Identitätsgebers 7 von der jeweiligen Antenne aus bestimmt werden kann. Dazu sind die Antennen üblicherweise an verschiedenen Einbauorten im Fahrzeuginnenbereich 20 untergebracht. Das Steuergerät sendet nacheinander über die verschiedenen induktiven Antennen Anfragen aus und erkennt, je nachdem von welcher Antenne aus das Antwortsignal des Identitätsgebers 7 empfangen wird, die Position des Identitätsgebers 7 in einem der Außenbereiche 14 bis 18 oder im Innenbereich 20 des Fahrzeugs 23.
Aus der Druckschrift DE 10 2004 059 179 B4 ist dazu ein Verfahren zur Lokalisierung einer Sende- und Empfangseinrichtung im Innenbereich eines Fahrzeugs bekannt. Zur Unterscheidung, ob sich der Identitätsgeber im Fondbereich oder im Heckbereich des Innenbereichs des Fahrzeugs aufhält, sind zusätzlich zwei Antennen im Fahrzeuginnenbereich angeordnet. Eine Antenne bei den Vordersitzen des Fahrzeugs deckt den Fondbereich ab und eine weitere Antenne im Bereich der Rücksitze deckt den Heckbereich ab.
Die erforderliche Vielzahl von Antennen für die unterschiedlichen Außenbereiche 14 bis 18, wie es 8 zeigt, und die Innenbereiche erfordert eine Vielzahl von Antennenkabeln, welche die unterschiedlich angeordneten Antennen mit einem entsprechenden Steuergerät oder einer entsprechenden Basisstation im Fahrzeug 23 verbinden. Somit erfordern die bisherigen Ortungssysteme, bei denen der Identitätsgeber 7 die Feldstärke von langwelligen Signalen misst, mehrere weiträumig im Fahrzeug 23 verteilte Antennen. Aus der gemessenen elektrischen Feldstärke eines ausgesandten Signals einer Antenne wird auf die Entfernung des Identitätsgebers 7 zu der jeweilig sendenden Antenne geschlossen und damit der Identitätsgeber 7 einem der Bereiche 15 bis 21 zugeordnet. Teilweise werden auch überlappende Bereiche genutzt, um über ein Ausschlussverfahren eine noch genauere Ortung des Identitätsgebers 7 zu realisieren.
Je umfangreicher der Aufwand für Antennenzuführungen im Fahrzeug 23 wird, umso größer wird die Gefahr des Einkoppelns von Störsignalen und die Gefahr, die mit einer erhöhten Komplexität des Kabelbaums verbunden ist, sowie die Gefahr von Leitungsunterbrechungen, was die Zuverlässigkeit des passiven drahtlosen Zugangssystems mindert. Dieses dezentralisierte Ortungssystem über Antennenerfassungsbereiche erfordert darüber hinaus zusätzliche Montagekapazitäten und aufwendige Fertigungsplanungen, um dem Zugangsberechtigten einen bequemen Zugang zu einem zugangsbeschränkten Raum zu ermöglichen und die Sicherheit für den Betrieb des Fahrzeugs 23 zu erhöhen.
Die Druckschrift DE 10 2005 054 554 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz eines Kraftfahrzeugs. Dieses ist mit Antennen ausgestattet, die so angeordnet und angepasst sind, dass jeder Bereich der Fahrgastzelle von mindestens zwei Antennen erfasst wird, und mit einer Schlüsselkarte mit Einrichtungen zur dreidimensionalen Messung der Richtung der von dieser Schlüsselkarte empfangenen Magnetfelder.
Die Druckschrift DE 100 46 897 B4 zeigt eine Sende- und Empfangsvorrichtung zum Detektieren eines ID-Gebers. Dabei sollen zwei beabstandete Sendeantennen eines Fahrzeugs ein Orten des ID-Gebers ermöglichen. Dies dient zum Deaktivieren und/oder Aktivieren einer Wegfahrsperre bzw. zum Ent- und/oder Verriegeln des Fahrzeugs.
Aus der DE 100 135 42 A1 ist eine Anordnung für ein Zugangssicherungssystem bekannt, in dem zusätzliche Informationen über die relative Orientierung bzw. Positionierung zwischen einem Datenträger und einer Basisstation, die vorzugsweise in einem Fahrzeug angeordnet ist, gewonnen wird. Diese Information, als Positionsinformation bezeichnet, wird dazu genutzt, zum Beispiel Daten während des Authentifizierungsvorgangs im Zugangssicherungssystem zu verifizieren.
Die Druckschrift FR 2 807 588 A1 zeigt eine handfreie Zugangsvorrichtung zur Steuerung des Zugangs zu einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, die durch wenigstens eine mit einer Verschlussvorrichtung mit Riegel versehenen Türe verschlossen ist, wobei die Vorrichtung ein Identifikationsmittel umfasst, das zur Installation in der Fahrgastzelle vorgesehen ist und durch eine drahtlose bidirektionale Kommunikationsverbindung ein Frage/Antwort-Dialog mit einem Identifizierer aufbauen kann. Eine Kommunikationsverbindung auf Seiten des Identifikationsmittels kann durch wenigstens zwei Sendeantennen hergestellt werden, die an voneinander beabstandeten Orten am Umfang der Fahrgastzelle angeordnet sind.
Die Druckschrift DE 197 18 423 A1 zeigt einen tragbaren Signalempfänger mit drei Spulen, die jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind und somit eine Empfangscharakteristik im Wesentlichen in je eine Raumrichtung aufweisen. Somit können Signale einer Sendeantenne eines Fahrzeugs empfangen werden, wenn sich der Signalempfänger innerhalb der Reichweite der Sendeantenne befindet. Dies ist unabhängig von der Winkellage des Signalempfängers bzgl. der Sendeantennen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein passives drahtloses Zugangssystem mit einem Ortungssystem zu schaffen, das den Aufwand an Hardware vermindert und ein kostengünstiges passives drahtloses Zugangssystem für einen zulassungsbeschränkten Raum bereitstellt und dennoch eine zuverlässige Zuordnung eines Identitätsgebers zu überwachten unterschiedlichen Bereichen eines Raumes ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird ein passives drahtloses Zugangssystem mit einem Ortungssystem und ein Verfahren zum Herstellen und Betreiben des Systems geschaffen. Das passive drahtlose Zugangssystem mit Ortungssystem weist einen zu ortenden Identitätsgeber mit einem Messaufnehmer für eine dreidimensionale Erfassung von elektromagnetischen Feldstärken im Langwellenbereich auf. Ferner weist das System einen Raum mit Zugangsbeschränkung auf, in dem mindestens drei voneinander beabstandete Antennen angeordnet sind, die für den Langwellenbereich ausgelegt sind. Ferner weist das Ortungssystem ein Steuergerät auf, das mit den Antennen zusammenwirkt und bei Anforderung eine zeitlich gestaffelte Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern im Langwellenbereich veranlasst. Dabei sind die Antennen in das Steuergerät zu einem räumlich kompakten Ortungsmodul integriert, in dem das Steuergerät, das mit den Antennen zusammenwirkt und bei Anforderung eine zeitlich gestaffelte Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern im Langwellenbereich veranlasst dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antennen in das Steuergerät zu einem räumlich kompakten Ortungsmodul integriert sind, indem das Steuergerät mit den Antennen auf einer gedruckten Schaltungsplatine angeordnet ist und Leiterbahnen der gedruckten Schaltungsplatine Antennenzuleitungen bilden.
Ein derartiges passives drahtloses Zugangssystem mit einem Ortungssystem hat den Vorteil, dass durch das kompakte Ortungsmodul die bisherigen vielfältigen Antennenzuleitungen beispielsweise im Kabelbaum eines Fahrzeugs oder in der Verkabelung eines zulassungsbeschränkten Raumes entfallen können. Darüber hinaus hat dieses System den Vorteil einer geringeren Anfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Störfeldern. Schließlich werden auch Interferenzen zwischen den einzelnen Antennenzuleitungen, wie sie in einem Kabelbaum oder einer Verkabelung auftreten können, vermieden. Das räumlich kompakte Ortungsmodul hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Zuverlässigkeit für die Speicherung und die Verarbeitung von Daten nun in direkter Wechselwirkung mit den Antennen des Ortungsmoduls in einem gemeinsamen Steuergerät verarbeitet werden können. Neben der verminderten Störanfälligkeit eines derartigen räumlich kompakten Ortungsmoduls ist auch eine vereinfachte Montage und Positionierung innerhalb eines Raumes ein erheblicher Kostenvorteil gegenüber den bisher üblichen verteilten Antennenanordnungen.
Dabei erfasst das Ortungssystem, ob der Identitätsgeber außerhalb in vorgegebenen Außenbereichen oder innerhalb in vorgegebenen Innenbereichen des Raumes angeordnet ist, obgleich der Abstand zwischen den einzelnen Antennen auf ein Minimum innerhalb des kompakten Ortungsmoduls gesunken ist. Vorzugsweise wird bei dem zugangsbeschränkten Raum an den Innenbereich eines Fahrzeugs gedacht, jedoch kann das erfindungsgemäße Ortungssystem für dieses passive drahtlose Zugangssystem auch für ein aktives Zugangssystem eingesetzt werden, wobei die Detektion der Lage eines Identitätsgebers erst auf Bestätigung beispielsweise mit Hilfe eines Tasters oder für ähnliche Identitätsgeber anwendbar ist. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf die Fahrzeugtechnik beschränkt, sondern kann in vielen Bereiche wie Datenverarbeitungsanlagen, Haustechnik, Überwachungstechnik, Haustüren, Garagentore sowie Zählsystemen usw. eingesetzt werden.
Andererseits kann dieses Ortungssystem auch zum sicheren Detektieren einer Sende- und Empfangseinrichtung für eine Überwachung von beweglichen Objekten verwendet werden, um festzustellen wo und wie oft sich ein derartiges Objekt an einer bestimmten Position befindet. Neben einer reinen Zugangsfunktion, wie beispielsweise das Verriegeln und Entriegeln einer Zentralverriegelung, kann z.B. beim Platznehmen der zugangsberechtigten Person auf einem Fahrersitz eine Wegfahrsperre automatisch deaktiviert werden, sowie beim Aufstehen und Verlassen des Fahrzeugs die Wegfahrsperre erneut aktiviert und das Türschloss nach einem Schließen der Tür und Verlassen der zugangsberechtigten Person automatisch verriegelt werden, wenn beispielsweise eine Entfernung des Identitätsgebers von wenigen Metern von dem Raum erfasst wird.
Andere zugangsbedingte Funktionen können in dem Raum freigegeben werden, sobald eine Position des Identitätsgebers innerhalb des Raumes erfasst wird.
Vorzugsweise weist das Ortungssystem für die Erfassung des Identitätsgebers drei Antennen auf, wobei die Antennen voneinander beabstandet angeordnet sind und mit dem Steuergerät zusammenwirken. Dazu können die drei Antennen auf Seitenhalbierenden eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sein, das in dem Ortungsmodul angeordnet ist. Obgleich diese drei Antennen auf engstem Raum mit nur wenigen Zentimetern Abstand im Ortungsmodul angeordnet sind, bilden die drei Entfernungsvektoren, die in Zusammenwirken mit dem Identitätsgeber gemessen und übertragen werden können einen exakten Schnittpunkt, der den Ort des Identitätsgebers definiert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Ortungssystem mindestens vier Antennen auf, wobei die Antennen voneinander beabstandet angeordnet sind und mit dem Steuergerät zusammenwirken. Bei einem derartigen Ortungssystem hat sich eine Anordnung der vier Antennen dadurch bewährt, dass sie paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind und ein erstes Antennenpaar winklig zu einem zweiten Antennenpaar vorgesehen ist, wobei dieser Winkel zwischen dem ersten Antennenpaar und dem zweiten Antennenpaar vorzugsweise 90° betragen kann. Dazu können die Antennen auf Seitenhalbierenden eines quadratischen Substrats angeordnet sein, das in dem Steuergerät vorgesehen ist. Ein derartiges quadratisches Substrat kann von einer gedruckten Schaltungsplatine gebildet werden, auf der das Steuergerät angeordnet ist und die gedruckte Leiterbahnen aufweist, welche als Antennenzuleitungen dienen. Auch die Antennen selbst können auf einer derartigen Schaltungsplatine fixiert sein. Solange die Antennen auf der Schaltungsplatine bzw. auf dem Substrat des Steuergerätes in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, ergibt sich eine gewisse Zweideutigkeit für die Ortung, da eine eindeutige Zuordnung auf der vertikalen Raumachse nicht möglich ist. Dies kann durch ein Anordnen der Antennen in unterschiedlichen Ebenen des Steuergerätes überwunden werden.
Zur Ortung weist der Identitätsgeber als Messaufnehmer drei Messspulen auf, welche zueinander orthogonal angeordnet sind und einen dreidimensionalen Feldstärkevektor in den drei Raumkoordinaten x, y und z aus den zeitliche gestaffelten elektromagnetischen Abstrahlungsphasen der Antennen bilden.
Vorzugsweise ist das Steuergerät mit den Antennen im Bodenbereich einer Fahrzeugmittenkonsole zwischen den Sitzpositionen des Fahrzeugs angeordnet, was mit dem Vorteil verbunden ist, dass die Zweideutigkeit der Messergebnisse der Antennen 10 in einer gemeinsamen Ebene praktisch nicht wirksam wird.
Da die Feldausbreitung und die Feldstärke, die von dem Antennenarray des Ortungsmoduls ausgehen durch die Konstruktion des umgebenden Raumes beispielsweise durch die Fahrzeugkaroserie beeinträchtigt wird, weist das Steuergerät einen Speicher mit einer gespeicherten Feldausbreitungskarte der Einzelantennen auf, die der Korrektur der Erfassungsdaten des Messaufnehmers dienen. Ein derartiger Speicher kann jedoch auch in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in dem Identitätsgeber untergebracht werden, wobei der Speicher mit einer gespeicherten Feldausbreitungskarte der Einzelantennen versehen ist, die dann einer Korrektur der Erfassungsdaten des Messaufnehmers dienen.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Ortungsmoduls mit Antennenarray für ein passives drahtloses Zugangssystem einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine Prinzipskizze mit einem ersten Antennenpaar des Antennenarrays gemäß 1;
3 zeigt eine Prinzipskizze mit einem zweiten Antennenpaar des Antennenarrays gemäß 1;
4 zeigt eine Prinzipskizze mit dem Antennenarray gemäß 1;
5 zeigt eine Prinzipskizze eines Ortungsmoduls mit Antennenarray für ein passives drahtloses Zugangssystem einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
6 zeigt eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit eingebautem Ortungsmodul und Antennenarray gemäß 1;
7 zeigt eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit unterschiedlichen Erfassungsbereichen zur Auslösung unterschiedlicher Funktionen;
8 zeigt eine Prinzipskizze eines passiven drahtlosen Zugangssystems gemäß dem Stand der Technik;

1 zeigt in Draufsicht eine Prinzipskizze eines Ortungsmoduls 13 mit Antennenarray 34 für ein passives drahtloses Zusatzsystem 1 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dazu sind auf einem quadratischen Substrat 26, das von einer Schaltungsplatine 27 gebildet wird, nicht nur das Antennenarray 34 eines Ortungssystems 5 angeordnet, sondern auch hier nicht gezeigte integrierte Halbleiterbauelemente und Komponenten eines Steuergerätes 11. Die Antennen 10 sind paarweise angeordnet, wobei die Antennen A und C voneinander beabstandet gegenüberliegend symmetrisch zu einem Koordinatennullpunkt 37 auf der Ordinate y eines kartesischen Koordinatensystems angeordnet sind. Der Abstand w zwischen der ersten Antenne A und der zweiten Antenne C des ersten Antennenpaares A/C liegt zwischen 5 und 15 cm, vorzugsweise bei 10 cm.
Auf der zur Ordinate y senkrechten Abszisse x wird ein weiteres Antennenpaar B/D angeordnet, wobei die Antennen B und D symmetrisch zum Koordinatennullpunkt 37 auf der Schaltungsplatine 27 fixiert sind. Dabei entspricht der Abstand w des zweiten Antennenpaares B/D dem Abstand w des ersten Antennenpaares A/C. Im Prinzip kommt es jedoch für eine genaue Ortung eines entfernten bewegten Identitätsgebers nur darauf an, dass die Antennenpaare A/C und B/D winklig zueinander angeordnet sind und die einzelnen Antennen 10 voneinander beabstandet sind. Eine wie in dieser Ausführungsform vorgesehene Orthogonalität ist nicht Voraussetzung, um eine Ortung des Identitätsgebers zu ermöglichen. Vielmehr ist es möglich, dass die Antennenpaare zusätzlich in z-Richtung auf unterschiedlichen Ebenen des Ortungsmoduls 13 angeordnet sind, um dadurch auch eine Ortung in der Raumrichtung z zu ermöglichen. Dieses wird anhand der nachfolgenden 2 bis 4 erläutert.
2 zeigt eine Prinzipskizze mit dem ersten Antennenpaar A/C des Antennenarrays 34 gemäß 1. Zur Erfassung der Entfernung eines Identitätsgebers 7 wird zunächst von der ersten Antenne A ein Signal im Langwellenbereich abgestrahlt, dessen Feldstärke von dem Identitätsgeber 7 mit eingebautem Messaufnehmer wie oben beschrieben erfasst wird. Bei unverzerrter kugelförmiger Abstrahlung bildet sich ein kugelförmiger Bereich mit dem Kugelradius r_a , auf dem der Identitätsgeber zu finden ist. Anschließend wird von der zweiten Antenne C des Antennenpaares A/C ein Signal im Langwellenbereich abgestrahlt, bei dem wiederum eine Entfernung zwischen Antenne C und dem Identitätsgeber 7 über den Messaufnehmer im Identitätsgeber 7 erfasst wird, und bei kugelförmiger Ausbreitung und kugelförmigen Äquipotentialflächen der von der Antenne C ausgehenden elektromagnetischen Wellen ergibt sich eine zweite Kugelfläche mit einem Radius r_c für die Position des Identitätsgebers 7. Beide Kugelflächen mit dem Radius r_a und r_c schneiden sich in einer ringförmigen Schnittbild und bilden damit eine ringförmige Schnittmenge a/c, während die Projektion der ringförmigen Schnittmenge a/c auf die Bildebene eine Linie ergibt.
3 zeigt eine Prinzipskizze mit einem zweiten Antennenpaar B/D des Antennenarrays 34, bei dem bei idealer kugelförmiger Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes für die erste Antenne B des zweiten Antennenpaares B/D ein Kugelradius r_b anzusetzen ist und für die zweite Messung der elektrischen Feldstärke ein Kugelradium r_d in Bezug auf den Identitätsgeber 7 sich ergibt. Die Schnittmenge d/d liegt wieder auf einem Ring, wobei nur noch die gemeinsame Schnittmenge des ersten und zweiten Antennenpaares zu bilden sich, um die Schnittpunkte zur Definition der Position des Identitätsgeber 7 zu bilden sind.
4 zeigt eine Prinzipskizze mit dem Antennenarray 34 gemäß 1 und den ringförmigen Schnittmengen a/c und a/d. Die als Linienprojektion dargestellte ersten Schnittmenge a/c mit der zweiten Schnittmenge b/d, die sich in dem Schnittpunkt 35 schneiden, wobei ein Schnittpunkt oberhalb der Papierebene und ein weiterer Schnittpunkt unterhalb der Papierebene liegen, d.h. unterhalb und oberhalb des Ortungsmoduls 13. Wird das Ortungsmodul 13 in einem Bodenbereich eines Raumes angeordnet, so entfällt der Schnittpunkt unterhalb der Zeichnungsebene und der in 4 gezeigte Schnittpunkt 35 definiert den Ort des Identitätsgebers 7 oberhalb der Zeichenebene.
Im Prinzip kann somit, ohne zusätzliche Antennen hinzuzufügen, ein vorher in einem Speicher im Steuergerät 11 abgelegter Bereich abgedeckt werden und abhängig von diesem Bereich in Relation zu dem zugangsbeschränkten Raum können unterschiedliche Funktionen durch das Steuergerät veranlasst werden. So kann z.B. für einen mittels UV-Strahlung zu sterilisierenden Raum die UV-Strahler abgeschaltet werden, bevor der Zugang zu dem Raum freigegeben wird. Auf ein Fahrzeug bezogen können entsprechende Freigaben für Fahrzeugtüren im Einzelnen oder insgesamt, eine Freigabe zum Starten des Fahrzeugs und/oder zum Endriegeln einer Wegfahrsperre mit der entsprechenden Erfassung der Position eines Identitätsgebers verbunden sein.
Zugleich sind auf engstem Raum in dem Ortungsmodul 13 vier Antennen 10 in bestimmten Abständen w und Winkeln zueinander angeordnet angeordnet. Diese vier Antennen 10 können eine Vielzahl von beispielsweise in einem Fahrzeug verstreut angeordneten Antennen ersetzen. Gleichzeitig wird für ein Fahrzeug der Kabelbaum entlastet, da auf Antennenzuführungen im Kabelbaum verzichtet werden kann, da diese Antennenzuführungen nun auf der Schaltungsplatine 27 des Steuergeräts 11 verwirklicht sind.
5 zeigt eine Prinzipskizze eines Ortungsmoduls 13 mit Antennenarray 33 für ein passives drahtloses Zugangssystem 2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Ortungssystem 6 können zur Ortung eines Identitätsgebers 7 drei Schnittmengen a/c zwischen den Antennen A und C, a/b zwischen den Antennen A und B sowie eine Schnittmenge b/c zwischen den Antennen B und C definiert werden, die sich in dem Schnittpunkt 35 schneiden und damit ebenfalls die Position des Identitätsgebers 7 definieren. Somit ist es mit dieser Anordnung mittels drei Antennen A, B und C auf einem gleichseitigen Dreieck 25 möglich, den Ort des Identitätsgebers 7 zu erfassen und somit über eine entsprechende Software in dem Steuergerät 11 unterschiedliche Bereiche außerhalb und innerhalb des zugangsbeschränkten Raumes mit nur drei Antennen A, B und C zu definieren, wobei sogar eine der Schnittmengen redundant ist.
6 zeigt eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 23 mit eingebautem Ortungsmodul 13 und Antennenarray 34 gemäß 1. Die Größenverhältnisse sind hier nicht exakt dargestellt, da mit dieser Figur lediglich verdeutlicht werden soll, dass ein derartiges kompaktes Steuergerät 21 mit Ortungssystem 5 vorzugsweise im Bodenbereich der Mittenkonsole eines Fahrzeugs 23 untergebracht werden kann. Der zugangsbeschränkte Raum 9 ist somit ein Fahrzeug 23, bei dem zwei Außenbereiche 14 und 15 zu erfassen sind sowie ein Innenbereich 20, eine Hutablage 21 im Mittenbereich sowie ein Kofferraumbereich 22 im Heckbereich.
7 zeigt eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 23 mit unterschiedlichen Erfassungsbereichen 14, 15, 20, 21, 22 und 19 zur Auslösung unterschiedlicher Funktionen. Dabei soll mit dem zusätzlichen Erfassungsbereich 19 gewährleistet werden, dass sich der Identitätsgeber im Bereich der Sitzposition 29 des Fahrers und nicht in den Sitzpositionen 30 des Beifahrers oder den Sitzpositionen 31 und 32 der Rücksitze befindet. Zumal mit der Sitzposition 29 eine Startfreigabe des Fahrzeugs 23 sowie eine Entriegelung einer Wegfahrsperre für das Fahrzeug 23 verbunden sein kann.
8 zeigt eine Prinzipskizze eines passiven drahtlosen Zugangssystems gemäß dem Stand der Technik, wie es bereits oben erörtert ist und hier zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut diskutiert wird.
Bezugszeichenliste

1: passives drahtloses Zugangssystem (1. Ausführungsform)
2: passives drahtloses Zugangssystem (2. Ausführungsform)
3: passives drahtloses Zugangssystem (Stand der Technik)
4: passives drahtloses Zugangssystem (Stand der Technik)
5: Ortungssystem (1. Ausführungsform)
6: Ortungssystem (2. Ausführungsform)
7: Identitätsgeber
8: Messaufnehmer
9: Raum
10: Antenne
11: Steuergerät
12: Antenne
13: Ortungsmodul aus Steuergerät und Antennen
14: Außenbereich (Fahrerseite)
15: Außenbereich (Beifahrerseite)
16: Außenbereich (Rückseitentür)
17: Außenbereich (Rückseitentür)
18: Außenbereich (Kofferraumbereich)
19: Innenbereich (Fahrer)
20: Innenbereich
21: Innenbereich
22: Innenbereich (Kofferraum)
23: Fahrzeug
24: Zugang (Türen)
25: gleichseitiges Dreieck
26: quadratisches Substrat
27: Schaltungsplatine
28: Fahrzeugkonsole
29: Sitzposition (Fahrer)
30: Sitzposition (Beifahrer)
31: Sitzposition (Rücksitz)
32: Sitzposition (Rücksitz)
33: Antennenarray (dreieckförmig)
34: Antennenarray (quadratisch)
35: Schnittpunkt
36: Heckklappe
37: Koordinaten Nullpunkt
38: zugangsberechtigte Person
39: entfernte Position
40: Erfassungsposition
41: Antenne
42: Koordinatennullpunkt
x: Raumachse
y: Raumachse
z: Raumachse
A/C: 1. Antennenpaar
B/D: 2. Antennenpaar
A: Antenne
B: Antenne
C: Antenne
D: Antenne
a/c: Schnittmenge
b/d: Schnittmenge
a/b: Schnittmenge
a/c: Schnittmenge
b/c: Schnittmenge

Claims

Passives drahtloses Zugangssystem (1) mit einem Ortungssystem (5) aufweisend: einen zu ortenden Identitätsgeber (7) mit einem Messaufnehmer (8) für eine dreidimensionale Erfassung von elektromagnetischen Feldstärken im Langwellenbereich; einen Raum (9) mit Zugangsbeschränkung; mindestens drei voneinander beabstandete Antennen (10), die in dem Raum (9) angeordnet und für den Langwellenbereich ausgelegt sind; ein Steuergerät (11), das mit den Antennen (10) zusammenwirkt und bei Anforderung eine zeitlich gestaffelte Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern im Langwellenbereich veranlasst; dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (10) in das Steuergerät (11) zu einem räumlich kompakten Ortungsmodul (13) integriert sind, indem das Steuergerät (11) mit den Antennen (10) auf einer gedruckten Schaltungsplatine (27) angeordnet ist und Leiterbahnen der gedruckten Schaltungsplatine (27) Antennenzuleitungen bilden.
Zugangssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (5) erfasst, ob der Identitätsgeber (7) außerhalb in vorgegebenen Außenbereichen (14, 15) oder innerhalb in vorgegebenen Innenbereichen (20, 22) des Raumes angeordnet ist.
Zugangssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (9) der Innenbereich (20) eines Fahrzeugs (23) ist und das Zugangssystem (1) Zusatzfunktionen, vorzugsweise eine Fahrberechtigungsprüfung für das Fahrzeug (23), aufweist
Zugangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfasssung der Position des Identitätsgebers (7) außer halb des Raumes (9) die Zugänge (24) zu dem Raum (9) freigegeben sind.
Zugangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfasssung der Position des Identitätsgebers (7) innerhalb des Raumes (9) zugangsbedingte Funktionen in dem Raum (9) freigegeben sind.
Zugangssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (6) genau drei Antennen (10)aufweist, die auf Seitenhalbierenden eines gleichseitigen Dreiecks (25) angeordnet sind, das in dem Ortungsmodul (13) angeordnet ist.
Zugangssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (5) genau vier Antennen (10) aufweist, wobei die Antennen (10) voneinander beabstandet angeordnet sind und mit dem Steuergerät (11) zusammenwirken.
Zugangssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Antennen (10) paarig einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei ein erstes Antennenpaar (A/C) winklig zu einem zweiten Antennenpaar (B/D) angeordnet ist.
Zugangssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antennenpaar (A/C) in einem Winkel von 90° zu dem zweiten Antennenpaar (B/D) angeordnet ist.
Zugangssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Antennen (10) auf Seitenhalbierenden eines quadratischen Substrats (26) angeordnet sind, das in dem Steuergerät (11) angeordnet ist.
Zugangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Identitätsgeber (7) als Messaufnehmer (8) drei Messspulen aufweist, welche zueinander orthogonal angeordnet sind und einen dreidimensionalen Feldstärkevektor in den drei Raumkoordinaten (x, y, z) aus den zeitlich gestaffelten elektromagnetischen Abstrahlungsphasen der Antennen (10) bilden.
Zugangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (10) in unterschiedlichen Ebenen des Steuergerätes (11) angeordnet sind.
Zugangssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (10) in einer gemeinsamen Ebene des Steuergerätes (11) angeordnet sind.
Zugangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (11) im Bodenbereich einer Fahrzeugkonsole (28) zwischen den Sitzpositionen (29) des Fahrzeugs (23) angeordnet ist.
Zugangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (11) einen Speicher mit einer gespeicherten Feldausbreitungskarte der Einzelantennen (10) aufweist, die der Korrektur der Erfassungsdaten des Messaufnehmers (8) dienen.
Zugangssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Identitätsgeber (9) einen Speicher mit einer gespeicherten Feldausbreitungskarte der Einzelantennen (10) aufweist, die der Korrektur der Erfassungsdaten des Messaufnehmers (8) dienen.