DE102014111890A1

DE102014111890A1 - Arrival time delay Repeals

Info

Publication number: DE102014111890A1
Application number: DE102014111890.1A
Authority: DE
Inventors: Kourosh Pahlavan; Farokh Hassanzadeh Eskafi
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmesssystem zum Messen des Abstands zwischen einem Interrogator und einem Transponder. Der Transponder enthält: einen Signalempfänger zum Empfangen eines Anregungssignals von einem Interrogator; einen Signalprozessor zum Verarbeiten des Anregungssignals und Erzeugen eines Antwortsignals als Antwort auf das Anregungssignal; einen Puffer zum Speichern des durch den Signalprozessor erzeugten Antwortsignals; und einen Signalsender zum Senden des in dem Puffer gespeicherten Antwortsignals, wenn der Signalprozessor ein Entfernungsmesssignal vom Interrogator empfängt, wobei ein Zeitintervall zwischen dem Anregungssignal und dem Entfernungsmesssignal sowohl dem Transponder als auch dem Interrogator bekannt ist.The invention relates to a distance measuring system for measuring the distance between an interrogator and a transponder. The transponder includes: a signal receiver for receiving an excitation signal from an interrogator; a signal processor for processing the excitation signal and generating a response signal in response to the excitation signal; a buffer for storing the response signal generated by the signal processor; and a signal transmitter for transmitting the response signal stored in the buffer when the signal processor receives a ranging signal from the interrogator, wherein a time interval between the exciter signal and the ranging signal is known to both the transponder and the interrogator.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zum Entfernungsmessen und Bestimmen von Orten von Objekten, und genauer Systeme zum Bestimmen von Entfernungen auf Grundlage gemessener Laufzeiten.The present invention relates to systems for range finding and location determination of objects, and more particularly to systems for determining distances based on measured transit times.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein einfaches Entfernungsmesssystem, wie etwa Radar, besteht aus einem Interrogator (Abfragesender) und einem Reflektor. Der Abstand zum Reflektor wird durch Messen der Laufzeit eines Signals bestimmt, das vom Interrogator zum Reflektor und zurück zum Interrogator gesendet wird. Die Laufzeit stellt dann den doppelten Abstand zwischen dem Interrogator und dem Reflektor dar. Ein fortgeschrittenes Entfernungsmesssystem erfordert jedoch Authentifizierung und Datenübermittlung zwischen dem Interrogator und dem Reflektor, der per definitionem kein einfacher Reflektor bleiben kann, sondern ein Transponder (Antwortgerät) sein muss, in der Lage zu Authentifizierung, Empfang, Verarbeitung und Zurück-Übermitteln von Daten.A simple distance measuring system, such as radar, consists of an interrogator and a reflector. The distance to the reflector is determined by measuring the propagation time of a signal sent from the interrogator to the reflector and back to the interrogator. The transit time is then twice the distance between the interrogator and the reflector. However, an advanced ranging system requires authentication and data transfer between the interrogator and the reflector, which by definition can not remain a simple reflector but must be a transponder (transponder) in which Able to authenticate, receive, process and retransmit data.

Da bei der Entfernungs- und Ortsbestimmung die Laufzeiten der Signale zu den wesentlichen Daten gehören, die Entfernung und Ort bestimmen, besteht in solchen Anwendungen ein grundsätzlicher Bedarf, eine enge Kontrolle über tatsächliche Laufzeiten beizubehalten. Dazu müssen alle anderen Verzögerungen, z. B. Verarbeitungszeiten, in den Hin- und Rückverbindungen sowie innerhalb der Transponder berücksichtigt werden. Die herkömmlichen Entfernungsmesssysteme weisen aufgrund von Unvorhersagbarkeit und Unzuverlässigkeit Schwierigkeiten beim Messen dieser Verzögerungszeiten auf. Somit besteht Bedarf an einem System, das einen Mechanismus zum Beseitigen dieser Verzögerungszeiten aufweist, um dadurch die Genauigkeit beim Bestimmen der Laufzeiten der Signale zu erhöhen.Since distance and location determine the transit times of the signals as one of the most important data determining distance and location, such applications have a fundamental need to maintain close control over actual run times. For this all other delays, z. As processing times are taken into account in the outward and return connections and within the transponder. The conventional ranging systems have difficulty in measuring these delay times due to unpredictability and unreliability. Thus, there is a need for a system having a mechanism for eliminating these delay times to thereby increase the accuracy in determining the transit times of the signals.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Transponder eines Entfernungsmesssystems: einen Signalempfänger zum Empfangen eines Anregungssignals von einem Interrogator; einen Signalprozessor zum Verarbeiten des Anregungssignals und Erzeugen oder Erfassen eines Antwortsignals als Antwort auf das Anregungssignal; einen Puffer zum Speichern eines durch den Signalprozessor erzeugten Antwortsignals; und einen Signalsender zum Senden des in dem Puffer gespeicherten Antwortsignals, wenn der Signalprozessor ein Entfernungsmesssignal vom Interrogator empfängt, wobei ein Zeitintervall zwischen dem Anregungssignal und dem Entfernungsmesssignal sowohl für den Transponder als auch den Interrogator berechenbar oder a priori bekannt ist.According to one aspect of the present invention, a transponder of a ranging system includes: a signal receiver for receiving an excitation signal from an interrogator; a signal processor for processing the excitation signal and generating or detecting a response signal in response to the excitation signal; a buffer for storing a response signal generated by the signal processor; and a signal transmitter for transmitting the response signal stored in the buffer when the signal processor receives a ranging signal from the interrogator, wherein a time interval between the exciter signal and the ranging signal is computationally or a priori known to both the transponder and the interrogator.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Interrogator eines Entfernungsmesssystems: einen Signalsender zum Senden eines Anregungssignals und eines Entfernungsmesssignals an einen Transponder, wobei ein Zeitintervall zwischen dem Anregungssignal und dem Entfernungsmesssignal sowohl für den Transponder als auch den Interrogator berechenbar oder a priori bekannt ist; einen Signalempfänger zum Empfangen eines Antwortsignals vom Transponder; und einen Signalprozessor zum Bestimmen einer Laufzeit auf Grundlage des Anregungs- und des Antwortsignals, um dadurch einen Abstand zwischen dem Interrogator und dem Transponder zu berechnen.According to another aspect of the present invention, an interrogator of a ranging system includes: a signal transmitter for transmitting an excitation signal and a ranging signal to a transponder, wherein a time interval between the excitation signal and the ranging signal is computationally or a priori known to both the transponder and the interrogator; a signal receiver for receiving a response signal from the transponder; and a signal processor for determining a delay based on the excitation and the response signal, thereby calculating a distance between the interrogator and the transponder.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Betreiben eines Transponders eines Entfernungsmesssystems: Empfangen eines Anregungssignals von einem Interrogator; Verarbeiten des empfangenen Anregungssignals, um ein Antwortsignal zu erzeugen, falls diese Antwort nicht vorausberechnet ist; Speichern des erzeugten Antwortsignals in einem Puffer; Empfangen eines Entfernungsmesssignals vom Interrogator nach Ablauf eines Zeitintervalls vom Empfang des Anregungssignals, wobei das Zeitintervall sowohl für den Transponder als auch den Interrogator bekannt oder berechenbar ist; und Senden des gespeicherten Antwortsignals an den Interrogator nach Empfang des Entfernungsmesssignals.According to another aspect of the present invention, a method of operating a transponder of a ranging system includes: receiving an excitation signal from an interrogator; Processing the received excitation signal to generate a response signal if that response is not predicted; Storing the generated response signal in a buffer; Receiving a ranging signal from the interrogator upon expiration of a time interval from receipt of the excitation signal, the time interval being known or calculable for both the transponder and the interrogator; and transmitting the stored response signal to the interrogator upon receipt of the ranging signal.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nun ist auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Figuren dargestellt sein können. Es ist beabsichtigt, dass diese Figuren nur veranschaulichend, nicht einschränkend sind. Obwohl die Erfindung allgemein im Kontext dieser Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass nicht beabsichtigt ist, den Umfang der Erfindung auf diese besonderen Ausführungsformen zu beschränken.Reference will now be made to embodiments of the invention, examples of which may be illustrated in the accompanying drawings. It is intended that these figures are illustrative only, not limiting. Although the invention is generally described in the context of these embodiments, it will be understood that it is not intended to limit the scope of the invention to these particular embodiments.

1 ist ein Prinzipschaltbild eines Entfernungsmesssystems mit einem Interrogator und einem Transponder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 is a schematic diagram of a distance measuring system with an interrogator and a transponder according to an embodiment of the present invention.

2 stellt eine Abfolge von Signalen dar, die zwischen dem Interrogator und dem Transponder in 1 ausgetauscht werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 represents a sequence of signals between the interrogator and the transponder in 1 be replaced, according to an embodiment of the present invention.

3 stellt ein schlüsselloses Zugangssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 3 FIG. 10 illustrates a keyless entry system according to another embodiment of the present invention. FIG.

4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Ablaufs zum Betreiben des Entfernungsmesssystems in 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 FIG. 10 is a flowchart of an exemplary procedure for operating the ranging system in FIG 1 according to another embodiment of the present invention.

Genaue Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of the Preferred Embodiments

In der folgenden Beschreibung sind zum Zweck der Erläuterung besondere Einzelheiten dargelegt, um für ein Verständnis der Erfindung zu sorgen. Einem Fachmann wird jedoch ersichtlich sein, dass die Erfindung ohne diese Einzelheiten umgesetzt werden kann. Ein Fachmann wird erkennen, dass unten beschriebene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer Vielfalt von Weisen und unter Verwendung einer Vielfalt von Mitteln durchgeführt werden können. Fachleute werden auch erkennen, dass zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen in ihrem Umfang liegen, ebenso zusätzliche Gebiete, auf denen die Erfindung Nutzen bringen kann. Demgemäß sind die unten beschriebenen Ausführungsformen erläuternd für bestimmte Ausführungsformen der Erfindung und sind dazu gedacht, Verschleiern der Erfindung zu vermeiden.In the following description, for purposes of explanation, specific details are set forth in order to provide an understanding of the invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that the invention can be practiced without these details. One skilled in the art will recognize that embodiments of the present invention described below may be practiced in a variety of ways and using a variety of means. Those skilled in the art will also recognize that additional modifications, applications, and embodiments are within their scope, as well as additional areas in which the invention may benefit. Accordingly, the embodiments described below are illustrative of certain embodiments of the invention and are intended to avoid obscuring the invention.

Ein Verweis in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform” bedeutet, dass ein besonderes Merkmal, ein Aufbau, eine Eigenschaft oder Funktion, in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten ist. Das Auftreten des Ausdrucks „in einer Ausführungsform” oder dergleichen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung muss sich nicht unbedingt immer auf dieselbe Ausführungsform beziehen.Reference in the specification to "one embodiment" means that a particular feature, construction, feature or function described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the invention. The occurrence of the term "in one embodiment" or the like at various points in the description need not necessarily always refer to the same embodiment.

In Schaltbildern gezeigte Bauteile sind erläuternd für beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung und sind dazu gedacht, ein Verschleiern der Erfindung zu vermeiden. Es soll auch verstanden werden, dass in dieser gesamten Beschreibung Bestandteile als getrennte Funktionseinheiten beschrieben sein können, die Untereinheiten umfassen können, aber Fachleute werden erkennen, dass verschiedene Bestandteile oder Teile davon in getrennte Bestandteile aufgeteilt oder miteinander integriert sein können, auch in einem einzigen System oder Bestandteil integriert. Es ist anzumerken, dass hier beschriebene Funktionen oder Arbeitsgänge als Bauteile umgesetzt sein können. Bestandteile können in Software, Hardware oder einer Kombination davon ausgeführt sein.Components shown in circuit diagrams are illustrative of exemplary embodiments of the invention and are intended to avoid obscuring the invention. It should also be understood that throughout this description components may be described as separate functional units that may include subunits, but those skilled in the art will recognize that various components or parts thereof may be divided into separate components or integrated with each other, even in a single system or component integrated. It should be noted that functions or operations described herein may be implemented as components. Components may be implemented in software, hardware or a combination thereof.

Weiter sind Verbindungen zwischen Bauteilen oder zwischen Verfahrensschritten in den Figuren nicht auf Verbindungen beschränkt, die direkt ausgeführt sind. Stattdessen können in den Figuren dargestellte Verbindungen zwischen Bauteilen oder Verfahrensschritten abgeändert oder anderweitig durch Hinzufügen von Zwischen-Bauteilen oder -Verfahrensschritten verändert werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Further, connections between components or between method steps in the figures are not limited to connections that are made directly. Instead, connections between components or method steps illustrated in the figures may be altered or otherwise altered by adding intermediate components or processing steps without departing from the teachings of the present invention.

Weiterhin soll ein Fachmann erkennen: (1) dass bestimmte Schritte wahlweise durchgeführt werden können; (2) das Schritte nicht auf die hier dargelegte bestimmte Reihenfolge beschränkt sein müssen; und (3) dass bestimmte Schritte in anderen Reihenfolgen durchgeführt werden können, auch gleichzeitig.Furthermore, a person skilled in the art should recognize: (1) that certain steps can be carried out selectively; (2) the steps need not be limited to the particular order set forth herein; and (3) that certain steps can be performed in other orders, also simultaneously.

Die vorliegende Erfindung betrifft Entfernungs- und Ortsbestimmung mittels Berechnen der Laufzeit bei der Ausbreitung von akustischen/elektromagnetischen Wellen. Bei Entfernungsmesssystemen besteht die sicherste Weise der Messung von Entfernungen darin, dass der Responder (das Antwortgerät) das empfangene Signal unmittelbar reflektiert/wieder aussendet, ohne unbekannte Verzögerungszeiten in die Antwort einzufügen. Die herkömmlichen Entfernungsmesssysteme weisen das Problem von Zeitunsicherheiten auf, die sich unvermeidlich bei einer komplexeren Antwort oder in Fällen ergeben, in denen die Antwort gewisse Rechenzeit erfordert. Anders als die herkömmlichen Systeme offenbart die vorliegende Erfindung ein Zeitprotokoll, das die in dem Transponder für Berechnung und Authentifizierung benötigte Verarbeitungszeit von der tatsächlichen, für die Entfernungsmessung benötigten Signallaufzeit entkoppelt. Entkoppeln großer ungenau vorhersagbarer Verzögerungszeiten von den Signallaufzeiten sieht ein zuverlässiges Signalisierungsschema für den Interrogator zum Berechnen der Laufzeit vor, um dadurch die Entfernung zum Transponder zu bestimmen.The present invention relates to range and location determination by calculating propagation time in the propagation of acoustic / electromagnetic waves. In distance measuring systems, the safest way to measure distances is to have the responder (the responder) directly reflect / retransmit the received signal without inserting unknown delay times into the response. The conventional ranging systems have the problem of timing uncertainties that inevitably arise in a more complex response or in cases where the response requires some computation time. Unlike the conventional systems, the present invention discloses a time protocol which decouples the processing time required in the transponder for computation and authentication from the actual signal propagation time required for the distance measurement. Decoupling large inaccurately predictable delay times from signal propagation times provides a reliable signaling scheme for the interrogator to calculate the delay, thereby determining the distance to the transponder.

1 ist ein Prinzipschaltbild eines Entfernungsmesssystems 100 mit einem Interrogator 102 und einem Transponder 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 stellt eine Abfolge von Signalen dar, die zwischen dem Interrogator 102 und dem Transponder 110 in 1 während eines Zeitintervalls F ausgetauscht werden. Es ist anzumerken, dass der Interrogator 102 und der Transponder 110 andere elektronische Bauteile aufweisen können. Auch können die Bauteile im Interrogator 102 und im Transponder 110 durch andere elektronische Bauteile ersetzt werden. 1 is a schematic diagram of a distance measuring system 100 with an interrogator 102 and a transponder 110 according to an embodiment of the present invention. 2 represents a sequence of signals between the interrogator 102 and the transponder 110 in 1 be exchanged during a time interval F. It should be noted that the interrogator 102 and the transponder 110 may have other electronic components. Also, the components in the interrogator can 102 and in the transponder 110 be replaced by other electronic components.

In Ausführungsformen kann der Transponder 110 zur Zeit T0 eine Kommunikationssession mit dem Interrogator 102 initiieren, indem er während eines Zeitintervalls SS ein Identifikations- oder Session-Startsignal 130 an den Interrogator 102 sendet. Der Transponder 110 kündigt sich selbst dem Interrogator 102 während des Zeitintervalls IT + SS in einem oder einer Folge von Symbolen an, wobei das Zeitintervall IT das Zeitintervall zwischen dem Endpunkt des Session-Startsignals 130 und dem Anfangspunkt des Anregungssignals 120 ist. (Nachstehend bezieht sich der Ausdruck „Signal” auf eins oder eine Folge von elektrischen Signalen und/oder eins oder eine Folge von Symbolen.) Dann sendet der Interrogator 102 während des Zeitintervalls TT ein Anregungssignal 120 in der Form eines oder einer Folge von Symbolen. Genauer veranlasst ein Signalprozessor (oder, gleichwertig, eine Signalverarbeitungseinheit) 104 des Interrogators 102 einen Signalsender 106, das Anregungssignal 120 zum Transponder 110 zu senden. In Ausführungsformen, kann der Interrogator 102, wenn er nicht schon das vom Transponder 110 zu empfangende Antwortsignal kennt, das Antwortsignal berechnen und das berechnete Antwortsignal in einer geeigneten Ablage speichern.In embodiments, the transponder 110 at time T0 a communication session with the interrogator 102 by sending an identification or session start signal during a time interval SS 130 to the interrogator 102 sends. The transponder 110 announces itself to the interrogator 102 during the time interval IT + SS in one or a sequence of symbols, the time interval IT being the time interval between the endpoint of the session start signal 130 and the starting point of the excitation signal 120 is. (Hereinafter, the term "signal" refers to one or a series of electrical signals and / or one or a series of symbols.) Then, the interrogator transmits 102 during the time interval TT an excitation signal 120 in the form of one or a series of symbols. Specifically, a signal processor (or, equivalently, a signal processing unit) causes 104 of the interrogator 102 a signal transmitter 106 , the excitation signal 120 to the transponder 110 to send. In embodiments, the interrogator may 102 if he does not already have that from the transponder 110 knows to receive the response signal, calculate the response signal and store the calculated response signal in a suitable storage.

Alternativ kann eine Kommunikationssession zur Zeit T1 beginnen, wenn der Interrogator 102 das Anregungssignal 120 zum Transponder 110 sendet, d. h. der Schritt des Sendens des Session-Startsignals zum Interrogator 102 kann übersprungen werden.Alternatively, a communication session may begin at time T1 when the interrogator 102 the excitation signal 120 to the transponder 110 ie, the step of sending the session start signal to the interrogator 102 can be skipped.

Das Anregungssignal 120 läuft eine bestimmte Strecke D zum Transponder 110 und wird durch einen Signalempfänger 114 des Transponders 110 empfangen. Ein Signalprozessor (oder, gleichwertig, eine Signalverarbeitungseinheit) 112 des Transponders 110 decodiert das Anregungssignal, berechnet ein Antwortsignal dazu und hält das Antwortsignal 120 in einem Puffer 118 bereit. Alle Arbeitsgänge an Bord des Transponders 110 sind zum Ende einer Zeitdauer TR in 2 beendet.The excitation signal 120 a certain distance D runs to the transponder 110 and is through a signal receiver 114 of the transponder 110 receive. A signal processor (or, equivalently, a signal processing unit) 112 of the transponder 110 decodes the excitation signal, calculates a response signal to it and holds the response signal 120 in a buffer 118 ready. All operations on board the transponder 110 are at the end of a period TR in 2 completed.

Um die Kommunikations-Bearbeitungszeit so effizient wie möglich zu halten, ist es wichtig, dass der Interrogator 102 einen guten Schätzwert von TR besitzt. In den meisten Fällen kann TR deterministisch berechenbar und durch Variationen, die durch akkumulierte Fluktuation in der Berechnungskette verursacht sind, oder beliebige, aus irgendeinem Grund zusätzlich benötigte Polsterung gepolstert sein. TR ist das Zeitintervall, währen dessen der Transponder 110 Verarbeiten des empfangenen Anregungssignals und des Antwortsignals durchführen darf, und der Wert von TR ist bekannt oder durch den Interrogator 102 berechenbar, bevor der Zeitraum TR abläuft, vorzugsweise bevor die Session begonnen hat.In order to keep the communication processing time as efficient as possible, it is important that the interrogator 102 has a good estimate of TR. In most cases, TR may be deterministically-predictable and cushioned by variations caused by accumulated fluctuation in the calculation chain or any padding additionally required for some reason. TR is the time interval during which the transponder 110 Processing of the received excitation signal and the response signal, and the value of TR is known or through the interrogator 102 calculable before the period TR expires, preferably before the session has begun.

Zur Zeit TS, die der Endpunkt des Zeitintervalls TR ist, sendet der Signalsender 106 des Interrogators 102 ein Entfernungsmesssignal (oder, gleichwertig, eine Konstellation von Symbolen) 132 während eines Zeitintervalls ST. Die Zeit TS ist so gewählt, dass TS gleich oder größer als TR ist. Wie oben beschrieben, ist TR die Zeit zwischen dem Anregungssignal 120 und dem Entfernungsmesssignal 132 und ist durch den Interrogator 102 so eingestellt, dass der Transponder 110 die Signalverarbeitung und/oder beliebige Aktivitäten ausführen kann, mit denen der Transponder 110 beschäftigt ist. Das Entfernungsmesssignal 132 sieht das tatsächliche Zeitgebungssignal vor, auf das der Transponder 110 unmittelbar antwortet. Bei Empfang des Entfernungsmesssignals 132 bei TS sendet der Signalempfänger 114 ein Signal zum Signalprozessor 112, und anschließend veranlasst der Signalprozessor 112 den Signalsender 116, das in dem Puffer 122 gespeicherte Antwortsignal zu senden. Der Signalsender 116 sendet das Antwortsignal 122 zum Signalempfänger 108 des Interrogators 102.At time TS, which is the end point of the time interval TR, the signal transmitter transmits 106 of the interrogator 102 a ranging signal (or, equivalently, a constellation of symbols) 132 during a time interval ST. The time TS is chosen so that TS is equal to or greater than TR. As described above, TR is the time between the excitation signal 120 and the distance measurement signal 132 and is through the interrogator 102 adjusted so that the transponder 110 can perform the signal processing and / or any activity with which the transponder 110 is busy. The distance measurement signal 132 provides the actual timing signal to which the transponder 110 immediate answers. Upon receipt of the distance measurement signal 132 at TS the signal receiver sends 114 a signal to the signal processor 112 , and then the signal processor causes 112 the signal transmitter 116 that in the buffer 122 to send stored response signal. The signal transmitter 116 sends the response signal 122 to the signal receiver 108 of the interrogator 102 ,

Zur Zeit TA beginnt der Signalempfänger 108 des Interrogators 102, das Antwortsignal 122 vom Transponder 110 zu empfangen, und das gesamte Antwortsignal 122 wird während des Zeitintervalls T5 empfangen. Dann kann die Laufzeit T berechnet werden mit T = (TA – TS)/2 – TC, (1) wobei TC eine Kalibrierzeit ist, die zum Kompensieren verschiedener Verarbeitungszeiten in der Antwortkette des Transponders 110 benötigt ist, wie etwa Verzögerungszeiten im Empfänger-Frontend, Symboldecodierung usw. Da TC typischerweise kurz und vorhersagbar ist, ist nicht zu erwarten, dass ihre Fluktuationen einen größeren Einfluss auf die Genauigkeit der Zeitgebung aufweisen, wobei TC negativ oder positiv sein kann.At time TA the signal receiver starts 108 of the interrogator 102 , the response signal 122 from the transponder 110 to receive, and the entire response signal 122 is received during the time interval T5. Then the running time T can be calculated with T = (TA - TS) / 2 - TC, (1) where TC is a calibration time necessary to compensate for different processing times in the response chain of the transponder 110 Since TC is typically short and predictable, its fluctuations are not expected to have a greater impact on the accuracy of the timing, with TC being either negative or positive.

Es ist anzumerken, dass das Antwortsignal 122 sowohl für den Interrogator 102 als auch den Transponder 110 berechenbar oder bekannt ist. Wenn der Interrogator 102 das Antwortsignal 122 empfängt, vergleicht der Interrogator 102 das empfangene Antwortsignal 122 mit dem im Interrogator 102 gespeicherten Antwortsignal. Nach bestätigender Antwort auf den Vergleich kann die gemessene Entfernung dem Transponder 110 auf Grundlage der Laufzeit T zugeordnet werden.It should be noted that the response signal 122 both for the interrogator 102 as well as the transponder 110 calculable or known. If the interrogator 102 the response signal 122 receives, compares the interrogator 102 the received response signal 122 with that in the interrogator 102 stored response signal. After confirming the answer to the comparison, the measured distance can be the transponder 110 be assigned on the basis of the term T.

Es kann möglich sein, dass das Entfernungsmesssignal 132 durch einen Eindringling statt den dem Interrogator 102 zugeordneten Transponder 110 erzeugt sein kann. Zum Beispiel kann der Eindringling das Anregungssignal 120 empfangen und decodieren und das Antwortsignal 122 senden, wenn er zur Zeit TS das Entfernungsmesssignal empfängt. Durch diesen Vorgang kann der Eindringling den Interrogator 102 täuschen zu glauben, dass der Eindringling ein autorisierter Transponder 110 ist, und Zugriff auf den Interrogator 102 erlangen. Das Problem kann behoben werden, indem TS zu einer Funktion eines Geheimnisses zwischen dem Interrogator und dem Transponder gemacht wird, z. B. der Antwort selbst: TS = TT + TR + f(RE), (2) wobei f(RE) eine Funktion des Antwortsignals 122 darstellt.It may be possible that the distance measurement signal 132 through an intruder instead of the interrogator 102 assigned transponder 110 can be generated. For example, the intruder may be the excitation signal 120 receive and decode and the response signal 122 when it receives the ranging signal at time TS. Through this process, the intruder can use the interrogator 102 To be fooled into believing that the intruder is an authorized transponder 110 is, and access to the interrogator 102 gain. The problem can be solved by making TS a function of a secret between the interrogator and the transponder, e.g. Eg the answer itself: TS = TT + TR + f (RE), (2) where f (RE) is a function of the response signal 122 represents.

In Ausführungsformen ist f(RE) in Gleichung (2) eine zusätzliche Zeitverzögerung zwischen dem Anregungssignal 120 und dem Entfernungsmesssignal 132 und nur dem Interrogator 102 und dem Transponder 110 bekannt. Da dieser Funktionswert nur dem Interrogator 102 und dem Transponder 110 bekannt ist, weiß der Transponder 110, aber nicht der Eindringling, genau, wann die Ankunft des Entfernungsmesssignals 132 zu erwarten ist. Es bedeutet, dass der Eindringling, sogar wenn er das Anregungssignal 120 decodieren und das Antwortsignal 122 senden kann, bevor der autorisierte Transponder 110 das Antwortsignal 122 sendet, unfähig bleibt, die Verbindung zu kapern und die Laufzeit zu ändern. Dies gilt besonders, falls der Transponder 110 die Session durch Senden des Session-Startsignals 130 initiiert. In diesem Fall beginnt der Transponder 110, wie oben beschrieben, die Session durch Aussenden eines Session-Startsignals 130, auf das der Interrogator mit Senden seines Anregungssignals 120 antwortet, beginnend bei T1. Zur Zeit des Empfangens des Anregungssignals 120 kennt der Transponder 110 die Laufzeit zwischen ihm und dem Interrogator und kann folglich und genau berechnen, wann er die Laufzeitkomponente des TS-Signals zu erwarten hat, da sie dieselbe ist wie SS + IT minus der a priori bekannten Verzögerungszeit zum Verarbeiten einer Antwort im Interrogator 102.In embodiments, f (RE) in equation (2) is an additional time delay between the excitation signal 120 and the distance measurement signal 132 and only the interrogator 102 and the transponder 110 known. Since this function value only the interrogator 102 and the transponder 110 is known, knows the transponder 110 but not the intruder, exactly when the arrival of the distance signal 132 is to be expected. It means that the intruder, even if he has the excitation signal 120 decode and the response signal 122 can send before the authorized transponder 110 the response signal 122 unable to hijack the connection and change the runtime. This is especially true if the transponder 110 the session by sending the session start signal 130 initiated. In this case the transponder starts 110 as described above, the session by broadcasting a session start signal 130 to which the interrogator sends its excitation signal 120 answers, starting at T1. At the time of receiving the excitation signal 120 knows the transponder 110 the delay between it and the interrogator, and thus can accurately calculate when to expect the transit time component of the TS signal since it is the same as SS + IT minus the a priori known delay time to process a response in the interrogator 102 ,

In Ausführungsformen erfordert das obige Schema nicht unbedingt, dass das Anregungssignal 120 und das Antwortsignal 122 eine Folge von Symbolen bilden oder in einem Burst übertragen werden. Sowohl das Anregungs- als auch das Antwortsignal können als ein oder mehr Symbole zu einer Zeit übertragen werden, und daher kann eine Folge von Sessions eine längere Folge der Anregungs- und Antwortsignale aufbauen. Weiterhin kann ein beliebiges Antwortsymbol, und nicht unbedingt das erste Antwortsymbol, einzeln als Zeitreferenz für TA benutzt werden, falls die Position dieses Symbols geschätzt werden kann. In einem solchen Fall kann TA eine gleichwertige Justierung benötigen. Das Letztere ist nützlich, wenn zum Beispiel schlechte Signalbedingungen zum Verlust einiger Symbole führen, aber die gesamten Daten immer noch akzeptiert oder nach einem geeigneten Verfahren, wie etwa Fehlerkorrektur, rekonstruiert werden können. Das Entfernungsmesssignal 132 kann eine Konstellation vielfacher Symbole sein oder nicht. In Ausführungsformen kann es einen Wert darstellen, indem es aus vielfachen Symbolen besteht, wobei der Wert weiter noch eine weitere Sicherheitsschicht darstellen kann, indem er einen Wert enthält, der die Funktion des Antwortsignals oder eines weiteren, durch beide Parteien überprüfbaren Geheimnisses ist. Dies gilt auch für das Session-Startsignal 130 bei T0, das so einfach sein kann wie eine Präambel, ein Identifikator oder ein komplexerer Geheimnis-Auslöser, den der Interrogator 102 zu beachten hat.In embodiments, the above scheme does not necessarily require that the excitation signal 120 and the response signal 122 form a sequence of symbols or be transmitted in a burst. Both the excitation and response signals may be transmitted as one or more symbols at a time, and therefore, a sequence of sessions may establish a longer sequence of the excitation and response signals. Furthermore, any response symbol, and not necessarily the first response symbol, may be used individually as a time reference for TA if the position of that symbol can be estimated. In such a case TA may need an equivalent adjustment. The latter is useful when, for example, poor signal conditions result in the loss of some symbols, but the entire data can still be accepted or reconstructed by some suitable method, such as error correction. The distance measurement signal 132 may or may not be a constellation of multiple symbols. In embodiments, it may represent a value consisting of multiple symbols, which value may further constitute another layer of security by containing a value that is the function of the response signal or another secret that can be checked by both parties. This also applies to the session start signal 130 at T0, which can be as simple as a preamble, an identifier, or a more complex mystery trigger, the interrogator 102 has to pay attention.

Das Entfernungsmesssystem 100 kann verschiedene Anwendungen aufweisen, wie etwa schlüssellose Zugangsanwendung, wobei, unabhängig von der physischen Kommunikationsverbindung ein Sicherheitsprotokoll beachtet werden muss und andere Datenverarbeitung zu erwarten ist. Im Allgemeinen leiden schlüssellose Zugangssysteme unter einer bestimmten Klasse von Eindringangriffen, bei denen der Angreifer typischerweise die Schlüsselanhängerdaten von fern zum Fahrzeug-Interrogator weitergibt. Es ist daher entscheidend wichtig, dass solche Systeme Entfernungsmessung als Mittel benutzen, um herauszufinden, ob sich ihr zugehöriger Schlüsselanhänger physisch beim oder nahe dem Fahrzeug befindet.The distance measuring system 100 can have various applications, such as keyless access application, wherein, regardless of the physical communication connection, a security protocol must be observed and other data processing is to be expected. In general, keyless entry systems suffer from a certain class of intrusion attacks in which the attacker typically relays the key fob data remotely to the vehicle interrogator. It is therefore critically important that such systems use range finding as a means to find out whether their associated key fob is physically located at or near the vehicle.

Bei einem herkömmlichen schlüssellosen Zugangssystem, das mit einem Entfernungsmesssystem ausgestattet ist, muss der Interrogator des Fahrzeugs möglicherweise seinen Abstand zum Schlüsselanhänger berechnen. Der Interrogator sendet eine Anregungsfrage (oder, gleichwertig, ein Anregungssignal) an den Schlüsselanhänger mit der Behauptung, er sei sein rechtmäßiger Partner. Der Schlüsselanhänger empfängt das Anregungssignal, erzeugt ein durch den Interrogator erwartetes Antwortsignal und sendet es zurück zum Interrogator. Der Schlüsselanhänger muss sich identifizieren, indem er die korrekte Antwort vorsieht, und eine korrekte Antwort muss das Signal sein oder damit verknüpft sein, dessen Laufzeit gemessen ist. Jedoch kann, verglichen mit der schnellen Laufzeit für die Signale, der Vorgang zum Berechnen der richtigen Antwort auf die Anregung viel langsamer sein. Die Berechnungszeit kann nicht einfach von der gesamten verstrichenen Zeit subtrahiert werden, weil die Berechnungszeit nicht vollständig oder einfach vorhersagbar sein kann. Selbst wenn die Berechnung selbst hinsichtlich der Zeit vorhersagbar ist, erzeugt die Länge der Berechnung Gruppenlaufzeiten in den Schaltkreisen und Berechnungsblöcken, die die Toleranzen beim Messen der Laufzeit überschreiten. Weiter können längere Verzögerungszeiten die Verbindung der Gefahr aussetzen, durch einen schnelleren Computer-Eindringangriff gekapert zu werden, der die illegitime Antwort schneller erzeugen kann.In a traditional keyless entry system equipped with a ranging system, the interrogator of the vehicle may need to calculate its distance from the key fob. The interrogator sends an excitation question (or, equivalently, an excitation signal) to the key fob claiming to be his lawful partner. The key fob receives the excitation signal, generates a response signal expected by the interrogator, and sends it back to the interrogator. The key fob must identify itself by providing the correct answer, and a correct answer must be or linked to the signal whose running time is measured. However, compared to the fast propagation time for the signals, the process of calculating the correct response to the stimulus may be much slower. The computation time can not simply be subtracted from the total elapsed time because the computation time may not be complete or easily predictable. Even if the calculation itself is predictable in terms of time, the length of the calculation produces group delays in the circuits and calculation blocks that exceed the tolerances in measuring the transit time. Further, longer delay times can expose the connection to the danger of being hijacked by a faster computer intrusion attack that can generate the illegitimate response more quickly.

Anders als das herkömmliche schlüssellose Zugangssystem schaffen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Protokoll, das ein einfaches Zeitschema garantiert, das die Verarbeitungszeit nicht wahrnimmt und immun gegen äußere Angriffe ist. 3 stellt ein schlüsselloses Zugangssystem 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie oben im Zusammenhang mit 1 und 2 beschrieben, initiiert entweder der Schlüsselanhänger 308 oder der Interrogator 301 die Session, d. h. der Schlüsselanhänger 308 kann ein Session-Startsignal (wie etwa 130) senden, um eine Kommunikationssession zu starten, oder ein Interrogator 301 in einem Fahrzeug 302 kann die Session initiieren.Unlike the conventional keyless entry system, embodiments of the present invention provide a protocol that guarantees a simple time schedule that does not perceive processing time and is immune to external attacks. 3 provides a keyless entry system 300 according to another embodiment of the present invention. As above in connection with 1 and 2 described, initiated either the key fob 308 or the interrogator 301 the session, ie the key fob 308 can be a session start signal (such as 130 ) to start a communication session, or an interrogator 301 in a vehicle 302 can initiate the session.

In Ausführungsformen wählt der Interrogator 301 einen Anregungswert, eine Verzögerungszeit TR und berechnet wahlweise eine weitere Verzögerungszeit f(RE), wie im Zusammenhang mit Gleichung (2) beschrieben. Als Antwort auf den Session-Start des Schlüsselanhängers kann der Interrogator 301 das Anregungssignal 304A in einer geeigneten Form von elektromagnetischen oder akustischen Signalen, wie etwa Ultrabreitbandimpulsen (UWB-Impulsen), zum Schlüsselanhänger 308 des Anwenders 303 senden.In embodiments, the interrogator selects 301 an excitation value, a delay time TR, and optionally calculates another delay time f (RE), as described in connection with equation (2). In response to the session start of the key fob, the interrogator can 301 the excitation signal 304A in a suitable form of electromagnetic or acoustic signals, such as ultra wide band (UWB) pulses, to the key fob 308 of the user 303 send.

Der Schlüsselanhänger 308 empfängt das Anregungssignal 304A, berechnet ein Antwortsignal und wahlweise die entsprechende f(RE) und speichert das Antwortsignal in einem Puffer (in 3 nicht gezeigt). Dann reagiert, angeregt durch ein Entfernungsmesssignal 304B vom Interrogator 301, der Transponder des Schlüsselanhängers 308, der auf das Entfernungsmesssignal 304B wartet, unmittelbar auf dieses, indem er das Antwortsignal 306 zum Interrogator 301 sendet. Dann kann der Interrogator 301 die Laufzeit auf Grundlage von Gleichung (1) messen, um dadurch die Entfernung zwischen dem Fahrzeug 302 und dem Benutzer 303 zu errechnen. Falls die Laufzeit bestätigt, dass sich der autorisierte Schlüsselanhänger 308 in der Nachbarschaft des Fahrzeugs 302 befindet, akzeptiert er die Paarung und ist bereit zu weiteren Vorgängen, die mit dem allgemeinen Schema des schlüssellosen Zugangs verknüpft sind. In Ausführungsformen kann das Kennen des Abstands zum Benutzer 303 eine Menge Dienste über das hinaus ermöglichen, was herkömmlich mit schlüssellosem Zugang in Verbindung gebracht wird; alle solche Dienste profitieren von der offenbarten Erfindung.The key chain 308 receives the excitation signal 304A calculates a response signal and optionally the corresponding f (RE) and stores the response signal in a buffer (in 3 Not shown). Then reacts, stimulated by a distance measurement signal 304B from the interrogator 301 , the keychain transponder 308 that is on the distance measurement signal 304B Waiting, immediately on this, giving the answer signal 306 to the interrogator 301 sends. Then the interrogator can 301 measure the running time based on equation (1), thereby reducing the distance between the vehicle 302 and the user 303 to calculate. If the term confirms that the authorized key fob 308 in the neighborhood of the vehicle 302 It accepts the pairing and is ready for further operations associated with the general scheme of keyless entry. In embodiments, knowing the distance to the user may be 303 provide a lot of services beyond what is traditionally associated with keyless access; All such services benefit from the disclosed invention.

In Ausführungsformen werden die Signale 304A, 304B und 306 zwischen dem Interrogator 301 und dem Transponder des Schlüsselanhängers 308 gemäß der Signalsequenz in 2 erzeugt und ausgetauscht. Der Interrogator 301 regt den Schlüsselanhänger 308 mit einer Frage (d. h. dem Anregungssignal) an, wobei die Antwort darauf (d. h. das Antwortsignal) durch den Interrogator selbst berechenbar oder ihm bekannt ist. Die maximale Berechnungszeit TR, die für die Berechnung der Antwort durch den Schlüsselanhänger 308 erforderlich ist, ist dem Interrogator 301 ebenfalls bekannt. Nachdem der Interrogator 301 die Frage 304A an den Schlüsselanhänger 308 gestellt hat, wartet er das Zeitintervall TR ab und sendet dann ein zweites Signal 304B (das dem Entfernungsmesssignal 132 in 2 entspricht), das den Schlüsselanhänger 308 anstößt, sein nun vorberechnetes Antwortsignal zu senden. Das zweite Signal 304B ist die Startzeitreferenz zum Berechnen der Gesamt-Laufzeit für das vom Interrogator 301 zum Schlüsselanhänger 308 und zurück vom Schlüsselanhänger zum Interrogator laufende Signal. Das zweite Signal 304B beseitigt die Notwendigkeit für den Interrogator 301, genau zu wissen, wie viel Zeit der Schlüsselanhänger 308 benötigt, um vor einer Antwort seine empfangenen Daten zu verarbeiten, oder die Notwendigkeit, Gruppenlaufzeiten bei der Berechnung der Antwort zu modellieren, usw.In embodiments, the signals 304A . 304B and 306 between the interrogator 301 and the transponder of the key fob 308 in accordance with the signal sequence in 2 generated and exchanged. The interrogator 301 stirs the key chain 308 with a question (ie, the excitation signal), the response to it (ie, the response signal) being computable or known by the interrogator itself. The maximum calculation time TR used for calculating the answer by the key fob 308 is required is the interrogator 301 also known. After the interrogator 301 the question 304A to the key fob 308 He waits for the time interval TR and then sends a second signal 304B (the distance measurement signal 132 in 2 corresponds), which is the key chain 308 to send its now precalculated response signal to send. The second signal 304B is the start time reference for calculating the total runtime for that from the interrogator 301 to the key chain 308 and back from the key fob to the interrogator running signal. The second signal 304B eliminates the need for the interrogator 301 to know exactly how much time the keyfob 308 needed to process its received data before a response, or the need to model group delays in calculating the response, etc.

In Ausführungsformen kann die Zeit TS in 2 um ein Zeitintervall f(RE) in Gleichung (2) verlängert sein, wobei f(RE) eine voreingestellte Funktion des Antwortsignals oder noch ein weiterer geheimer Wert ist. Nach Erzeugen des Antwortsignals berechnet der Schlüsselanhänger 308 auch f(RE) und antwortet nur auf Signale, die zur Zeit TS in Gleichung (2) empfangen sind. Das Schema garantiert, dass ein Eindringling, selbst wenn er in der Lage ist, eine Antwort zeitlich früher zu berechnen, diesen Zeitvorteil nicht nutzen kann, um seine längere weitergeleitete Laufzeit zu kompensieren. Dieses Schema ist besonders wirksam, wenn der Schlüsselanhänger die Session initiiert, um zuerst eine Schätzung seiner Entfernung zum Fahrzeug zu erlangen. Der Schlüsselanhänger 308 kann dann seine erkannte Entfernung dem Fahrzeug mitteilen, und das Fahrzeug autorisiert kein Signal, das sich weit von der durch den Schlüsselanhänger erkannten Entfernung unterscheidet.In embodiments, the time TS in FIG 2 by a time interval f (RE) in equation (2), where f (RE) is a preset function of the response signal or yet another secret value. After generating the response signal, the key fob calculates 308 also f (RE) and only responds to signals received at time TS in equation (2). The scheme guarantees that an intruder, even if he is able to calculate a response earlier in time, can not use that time advantage to compensate for his longer forwarded runtime. This scheme is particularly effective when the key fob initiates the session to first obtain an estimate of its distance to the vehicle. The key chain 308 can then communicate its detected distance to the vehicle, and the vehicle does not authorize a signal that is far different from the distance detected by the key fob.

In Ausführungsformen enthält das Entfernungsmesssignal (oder, gleichwertig, die Konstellation) 132 auch Daten, die noch eine weitere Funktion des Antwortsignals 122 sein können, wie etwa g(RE), oder ein anderes gemeinsames Geheimnis. Die Konstellation 132 kann auch ein einfacher Wert sein, der dabei hilft, ihn von Rauschen zu unterscheiden, und, da er einfach ist, keine zusätzliche Unvorhersagbarkeit der Zeit einbringt, die zu seinem Decodieren im Schlüsselanhänger-Empfänger benötigt wird. Um die Laufzeit zu messen, muss die verwendete Kommunikationsverbindung physisch in der Lage sein, ausreichende Auflösung zu bieten. Wie oben beschrieben, ist eine sehr praktische Technik zum Messen der Laufzeit der Ultrabreitbandfunk (UWB). UWB kann als mindestens eins der Kommunikationsmittel zwischen dem Benutzer 303 und dem Fahrzeug 302 verwendet werden. UWB-Impulse sind in dem System 300 benutzt, aber es sollte gewöhnlichen Fachleuten ersichtlich sein, dass ein beliebiges anderes Signalisierungsschema, wie etwa akustische, optische oder Funk-Kommunikationssysteme, in dem System 300 verwendet sein können. Es sei auch bemerkt, dass das Entfernungsmesssystem 100 ebenso gut auf andere geeignete Systeme als das schlüssellose Zugangssystem 300 angewendet werden kann.In embodiments, the ranging signal (or, equivalently, the constellation) includes 132 also data, which is yet another function of the response signal 122 can be, such as g (RE), or another shared secret. The constellation 132 may also be a simple value that helps distinguish it from noise, and, being simple, does not introduce any additional unpredictability of the time needed to decode it in the key fob receiver. To measure the runtime, the communication link used must be physically able to provide sufficient resolution. As described above, a very practical technique for measuring the transit time of ultra wideband radio (UWB) is. UWB can be considered as at least one of the means of communication between the user 303 and the vehicle 302 be used. UWB pulses are in the system 300 but it should be apparent to those of ordinary skill in the art that any other signaling scheme, such as acoustic, optical or radio communication systems, is used in the system 300 can be used. It should also be noted that the distance measuring system 100 as well as other suitable systems than the keyless entry system 300 can be applied.

4 zeigt ein Flussdiagramm 400 eines beispielhaften Ablaufs zum Betreiben des Entfernungsmesssystems 100 in 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wahlweise sendet in Schritt 402 der Transponder 110 ein Identifikations- oder Session-Startsignal 130 während eines Zeitintervalls SS, um eine Kommunikationssession mit dem Interrogator 102 zu initiieren. Der Transponder 110 kündigt sich selbst dem Interrogator 102 in einem oder einer Folge von Symbolen während des Zeitintervalls IT + SS an. Dann sendet der Interrogator 102 in Schritt 403 ein Anregungssignal 120 an den Transponder 110. Wahlweise kann der Interrogator 102, wenn er das vom Transponder 110 zu empfangende Antwortsignal nicht kennt, das Antwortsignal in Schritt 404 berechnen. 4 shows a flowchart 400 an exemplary procedure for operating the distance measuring system 100 in 1 according to another embodiment of the present invention. Optionally send in step 402 the transponder 110 an identification or session start signal 130 during a time interval SS to a communication session with the interrogator 102 to initiate. The transponder 110 announces itself to the interrogator 102 in one or a sequence of symbols during the time interval IT + SS. Then the interrogator sends 102 in step 403 an excitation signal 120 to the transponder 110 , Optionally, the interrogator can 102 if he gets that from the transponder 110 does not know the response signal to be received, the response signal in step 404 to calculate.

In Schritt 406 verarbeitet der Transponder 110 das Anregungssignal 120 und erzeugt ein Antwortsignal 122. Als Nächstes speichert der Transponder 110 in Schritt 406 bzw. 408 das Antwortsignal 122 und wartet auf ein Entfernungsmesssignal 132. Der Wartezeitraum, der dem Zeitintervall TR in 2 entspricht, ist sowohl dem Interrogator 102 als auch dem Transponder 110 bekannt. Bei Empfang des Entfernungsmesssignals 132 vom Interrogator 102 in Schritt 412 sendet der Transponder 110 in Schritt 414 sofort das gespeicherte Antwortsignal 122 zum Interrogator 102.In step 406 the transponder processes 110 the excitation signal 120 and generates a response signal 122 , Next, the transponder saves 110 in step 406 respectively. 408 the response signal 122 and waits for a distance signal 132 , The waiting period corresponding to the time interval TR in 2 is equivalent to both the interrogator 102 as well as the transponder 110 known. Upon receipt of the distance measurement signal 132 from the interrogator 102 in step 412 the transponder sends 110 in step 414 immediately the stored response signal 122 to the interrogator 102 ,

In Schritt 416 bestimmt der Interrogator 102, ob das empfangene Antwortsignal 122 dasselbe wie das erwartete Antwortsignal ist, wobei das erwartete Antwortsignal sowohl dem Interrogator 102 als auch dem Transponder 110 im Voraus bekannt oder von ihnen errechnet ist. Falls beispielsweise der Interrogator 102, wie oben beschrieben, das Antwortsignal nicht kennt, kann er das Antwortsignal in Schritt 404 berechnen.In step 416 determines the interrogator 102 whether the received response signal 122 the same as the expected response signal, with the expected response signal both to the interrogator 102 as well as the transponder 110 known in advance or calculated by them. For example, if the interrogator 102 as described above, does not know the response signal, it can receive the response signal in step 404 to calculate.

Bei einer negativen Antwort auf Schritt 416 geht der Ablauf 400 zu Schritt 402. Sonst berechnet der Interrogator 102 in Schritt 418 die Laufzeit unter Verwendung von Gleichung (1) und der gemessenen Zeitfolge des Anregungssignals 120, des Entfernungsmesssignals 132 und des Antwortsignals 122. Schließlich wird in Schritt 420 die Entfernung zwischen dem Interrogator 102 und dem Transponder 110 auf Grundlage der Laufzeit errechnet.If there is a negative answer to step 416 the process goes 400 to step 402 , Otherwise, the interrogator calculates 102 in step 418 the transit time using equation (1) and the measured timing of the excitation signal 120 , the distance measurement signal 132 and the response signal 122 , Finally, in step 420 the distance between the interrogator 102 and the transponder 110 calculated on the basis of the duration.

Es sei bemerkt, dass als Option die mit dem Schritt 410 verknüpfte Wartezeit durch die zusätzliche Verzögerungszeit f(RE) in Gleichung (2) verändert werden kann, um dadurch den Zugriff des Eindringlings auf den Interrogator 102 zu verhindern. Die Verzögerungszeit f(RE) ist eine Funktion des Antwortsignals 122 und nur dem Interrogator 102 und dem Transponder 110 bekannt, aber nicht dem Eindringling, wodurch ein weiteres Sicherheitsmerkmal gegen unerlaubten Zugriff auf den Interrogator 102 vorgesehen ist.It should be noted that as an option with the step 410 associated waiting time can be changed by the additional delay time f (RE) in equation (2), thereby limiting the access of the intruder to the interrogator 102 to prevent. The delay time f (RE) is a function of the response signal 122 and only the interrogator 102 and the transponder 110 known, but not the intruder, creating another security feature against unauthorized access to the interrogator 102 is provided.

Es ist für Fachleute einzusehen, dass die vorstehenden Beispiele und Ausführungsformen beispielhaft sind und nicht zum Einschränken des Umfangs der vorliegenden Erfindung dienen. Es ist beabsichtigt, dass alle Permutationen, Ergänzungen, Äquivalente, Kombinationen und Verbesserungen daran, die Fachleuten beim Lesen der Beschreibung und Studium der Zeichnung erkennbar sind, im wahren Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.It will be understood by those skilled in the art that the above examples and embodiments are exemplary and not intended to limit the scope of the present invention. It is intended that all permutations, additions, equivalents, combinations, and improvements thereto that will be apparent to those skilled in the art upon reading the description and study of the drawings, be included within the true spirit and scope of the present invention.

Claims

Transponder of a distance measuring system, comprising: a signal receiver for receiving an excitation signal from an interrogator; a signal processor for processing the excitation signal, generating a response signal in response to the excitation signal and storing the response signal; and a signal transmitter for transmitting the response signal in response to a distance measurement signal from the interrogator, wherein there is a time interval between the excitation signal and the distance measuring signal.

Transponder according to claim 1, wherein the time interval is known to both the transponder and the interrogator.

The transponder of claim 1, wherein the time interval is equal to or greater than a time interval required for the signal processor to process the excitation signal, generate the response signal, and store the response signal.

A transponder according to claim 1, wherein the time interval is a secret between the transponder and the interrogator.

Transponder according to claim 1, wherein the distance measuring signal contains a secret between the transponder and the interrogator.

The transponder of claim 1, wherein the signal transmitter is adapted to send a session start signal to initiate a communication session with the interrogator.

Transponder according to claim 1, wherein the interrogator is contained in a vehicle and the transponder is carried by an authorized user of the vehicle.

Interrogator of a distance measuring system, comprising: a signal transmitter for transmitting an excitation signal and after a time interval sending a ranging signal to a transponder; a signal receiver for receiving a response signal from the transponder; and a signal processor for determining a delay based on the ranging and the response signals, thereby calculating a distance between the interrogator and the transponder.

An interrogator according to claim 8, wherein the time interval is known to both the transponder and the interrogator.

The interrogator of claim 8, wherein the time interval is equal to or greater than a time interval required for the transponder to process the excitation signal and the response signal.

An interrogator according to claim 8, wherein the time interval is a function of the response signal.

An interrogator according to claim 8, wherein the interrogator is adapted to calculate an expected response signal and compare the expected response signal to the response signal received from the transponder.

The interrogator of claim 8, wherein the time interval is a secret between the transponder and the interrogator.

The interrogator of claim 8, wherein the ranging signal includes a secret between the transponder and the interrogator.

Distance measuring system, comprising: an interrogator for transmitting an excitation signal and after a time interval transmitting a ranging signal; and a transponder for receiving and processing the excitation signal, generating a response signal in response to the excitation signal, storing the response signal, and in response to the ranging signal sending the response signal to the interrogator, wherein the interrogator is adapted to determine a transit time based on the ranging and the response signal to thereby calculate a distance between the interrogator and the transponder.

A range finding system according to claim 15, wherein the time interval is known to both the transponder and the interrogator.

The range finding system of claim 15, wherein the time interval is a secret between the transponder and the interrogator.

The range finding system of claim 15, wherein the time interval is equal to or greater than a time interval required for the transponder to process the excitation signal and the response signal.

The range finding system of claim 15, wherein the interrogator is adapted to calculate an expected response signal.

The ranging system of claim 15, wherein the interrogator is adapted to compare the expected response signal with the response signal transmitted by the transponder.

The range finding system of claim 15, wherein the time interval is a function of the response signal.

The range finding system of claim 15, wherein the ranging signal includes a secret between the transponder and the interrogator.

The range finding system of claim 15, wherein the interrogator is contained in a vehicle and the transponder is carried by an authorized user of the vehicle.

A method of operating a range finding system, comprising: Causing a transponder to receive an excitation signal from an interrogator, generate a response signal in response to the excitation signal, and store the response signal; Causing the transponder to receive a ranging signal from the interrogator upon expiration of a time interval from receipt of the excitation signal; and Causing the transponder to send the stored response signal to the interrogator in response to the ranging signal.

The method of claim 24, wherein the time interval is known to both the transponder and the interrogator.

The method of claim 24, wherein the time interval is a secret between the transponder and the interrogator.

The method of claim 24, wherein the time interval is equal to or greater than a time interval necessary for the transponder to process the excitation signal and the response signal.

The method of claim 24, further comprising before the step of receiving an excitation signal from an interrogator: Determining the time interval as a function of the response signal.

The method of claim 24, further comprising: Causing the interrogator to calculate an expected response signal and determine whether the expected response signal is the same as the response signal received from the transponder; and Causing the interrogator to determine a delay based on the excitation and response signals to thereby calculate a distance between the interrogator and the transponder.

The method of claim 24, further comprising: Causing the transponder to send a session start signal, thereby initiating a communication session.

The method of claim 24, wherein the ranging signal includes a secret between the transponder and the interrogator.