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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme für Passiv-Eintritt/Passiv-Start (PEPS-Passive Entry Passive Start), die in Fahrzeugen verwendet werden und insbesondere die Verwendung von Richtungssensoren zum Steuern des Fahrzeugzugangs als Teil eines PEPS-Systems.
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HINTERGRUND
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Moderne Fahrzeuge verwenden drahtlose Schlüsselanhänger (Key-Fobs), die sowohl den Zugang zum Inneren des Fahrzeugs als auch das Vermögen das Fahrzeug zu betreiben, einschränken. Autorisierte Fahrzeugnutzer können die drahtlosen Schlüsselanhänger (Key-Fobs) bei sich tragen und während sie sich dem Fahrzeug nähern, kann dieses bestimmen, ob das einzigartige vom Key-Fob übermittelte drahtlose Signal für den Zugang und/oder den Betrieb autorisiert ist. Falls dies der Fall ist, kann der Fahrzeugnutzer das Fahrzeug betreten und es im Anschluss daran starten. Diese Systeme werden oft als Systeme für Passiv-Eintritt/Passiv-Start (PEPS-Passive Entry Passive Start) bezeichnet. Bevor der Fahrzeugnutzer das Fahrzeug starten kann, ermittelt dieses, ob der Key-Fob sich innerhalb des Fahrzeugs befindet. Da der Grenzwert zum Bestimmen, ob der Key-Fob sich innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs befindet, relativ gering ausfallen kann, erfordert die Ortung des Key-Fobs im Fahrzeug ein hohes Maß an Genauigkeit.
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Derzeit verwenden PEPS-Systeme und Key-Fobs Rundstrahlantennen, die drahtlose Signale empfangen ohne die Richtung, aus der sie empfangen werden, zu berücksichtigen. Diese Rundstrahlantennen können effektiv sein, wenn sie mit aktiven Systemen verwendet werden, in denen ein Nutzer einen Knopf am Key-Fob drückt, um eine Fahrzeugfunktion, wie etwa das Entriegeln der Türen, zu steuern. In diesen Systemen kann die Richtung des Signals nicht so wichtig sein. Aber in PEPS-Systemen wird das drahtlose Signal dazu verwendet, um den Ort des Key-Fobs zu ermitteln und Rundstrahlantennen können die Leistung des PEPS-Systems einschränken. Zum Beispiel kann das von einem Key-Fob übermittelte Signal von Oberflächen wegreflektiert werden, bevor es schließlich von einer Rundstrahlantenne empfangen wird. Wenn derartige Reflektionen erfolgen, kann das Ermitteln des endgültigen Orts des Key-Fob eine Herausforderung darstellen. Und diese Reflexionen erfolgen häufiger, je mehr die Frequenz der Übermittlungen des Key-Fob zunimmt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Ortung eines Key-Fob mit Bezug auf das Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Kommunizieren zwischen einer Vielzahl an Richtungssensoren über ein drahtloses Nahbereichsignal, das vom Fahrzeug und einem Key-Fob verwendet wird; das Generieren von Signaldaten bei einer Vielzahl von Richtungssensoren oder vom Key-Fob, die auf ein oder mehrere Attribute des drahtlosen Nahbereichsignals schließen lassen; das Generieren von Standortinformationen basierend auf einem oder mehreren Attributen bei der Verarbeitung der Signaldaten, die von einer Vielzahl an Richtungssensoren oder dem Key-Fob generiert werden; und das Bestimmen des Standorts des Key-Fob relativ zum Fahrzeug basierend auf den generierten Standortinformationen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Auffinden eines Key-Fob mit Bezug auf ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Kommunizieren zwischen einer Vielzahl an Richtungssensoren, die vom Fahrzeug oder einem Key-Fob über ein oder mehrere drahtlose Nahbereichsignale verwendet werden, die gemäß einem Bluetooth-Low-Energy-(BLE)-Protokoll, einem WiFi-Protokoll oder beiden Protokollen übermittelt werden; das Generieren von Signaldaten bei einer Vielzahl von Richtungssensoren, die auf ein oder mehrere Attribute des drahtlosen Nahbereichsignals schließen lassen; das Generieren von Standortinformationen basierend auf einem oder mehreren Attributen bei der Verarbeitung der Signaldaten, die von einer Vielzahl an Richtungssensoren oder dem Key-Fob generiert werden; und das Bestimmen des Standorts des Key-Fob relativ zum Fahrzeug basierend auf den generierten Standortinformationen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein System zum Auffinden eines Key-Fob mit Bezug auf ein Fahrzeug bereitgestellt. Das System beinhaltet eine Vielzahl an einem Fahrzeug angebrachten Richtungssensoren; ein Fahrzeugsystemmodul (VSM) das kommunikationstechnisch mit einer Vielzahl an Richtungssensoren verbunden ist und von einer Vielzahl an Richtungssensoren Signaldaten empfängt, was auf ein oder mehrere Attribute des vom Key-Fob übermittelten drahtlosen Nahbereichsignals, schließen lässt, worin das VSM die Position des Key-Fob relativ zum Fahrzeug ermittelt basierend auf Signaldaten von einer Vielzahl an Richtungssensoren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen, und worin:
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1 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Fahrzeugs darstellt, das fähig ist, das hier offenbarte Verfahren zu verwenden;
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2 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Auffinden eines Key-Fob mit Bezug auf das Fahrzeug abbildet; und
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3 eine Projektionsansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeugs, das fähig ist, das hier offenbarte Verfahren zu verwenden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Das nachfolgend beschriebene System und Verfahren verwendet Richtungssensoren, um ein Key-Fob mit Bezug auf das Fahrzeug aufzufinden. Fahrzeuge, die mit einer Vielzahl an Richtungssensoren ausgestattet sind, können diese Sensoren dazu verwenden, um ein drahtloses Signal zwischen dem Key-Fob und den Sensoren zu kommunizieren (d. h., zu übermitteln oder zu empfangen). Das drahtlose Signal kann verwendet werden, um einen Key-Fob-Standort als Teil eines Systems für Passiv-Eintritt/Passiv-Start (PEPS-Passive Entry Passive Start) zu bestimmen basierend auf von Richtungssensoren oder dem Key-Fob generierten Signaldaten. Wenn jeder Richtungssensor Signaldaten für das empfangene Signal generiert, wie etwa einen Einfallswinkel (AoA; Angle of Arrival), einen Abgangswinkel (AoD; Angle of Departure) oder einen Empfangssignalstärkeindikator (RSSI: Received Signal Strength Indicator), kann das PEPS System und seine Vielzahl an Richtungssensoren unter Verwendung der Signaldaten, Signale, die von anderen Objekten wegreflektiert wurden, ausgleichen.
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In einem kurzen Beispiel darüber, wie ein PEPS-System, das Richtungssensoren verwendet, funktionieren kann, können sechs Richtungssensoren zum Empfang eines drahtlosen Signals vom Key-Fob an unterschiedlichen Standorten und in unterschiedlichen Richtungen positioniert sein. In einem Moment ist es möglich, dass fünf der Richtungssensoren Signaldaten generieren, die angeben, dass das Signal aus einer Richtung ankommt, während einer der Richtungssensoren angibt, dass das Signal aus einer anderen Richtung ankommt. Ein elektronisches Steuergerät, das von einem Fahrzeugsystemmodul (VSM) oder einer anderen ähnlichen Recheneinrichtung verwendet wird, kann den anomalen Richtungssensor identifizieren, der im Vergleich zu den anderen Richtungssensoren unterschiedliche Signaldaten generiert hat, und ermitteln, dass der Sensor ein reflektiertes Signal gemessen hat. Das VSM kann entscheiden, diesen bestimmten Richtungssensor zu ignorieren oder ihm ein geringeres Gewicht beizumessen. Das ist lediglich ein Beispiel unter unterschiedlichen Anordnungen von Richtungssensoren, die mit PEPS Systemen verwendet werden und, wie aus der nachstehenden Erörterung zu erkennen sein wird, sind auch andere Implementierungen der Richtungssensoren möglich.
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Unter Bezugnahme auf 1, wird ein Fahrzeug 10 dargestellt, das verwendet werden kann, um das hier offenbarte Verfahren zu implementieren. Es wird darauf hingewiesen, dass das offenbarte Verfahren mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Systemen verwendet werden kann und nicht speziell auf das hier gezeigte Fahrzeug oder die hier gezeigte Betriebsumgebung beschränkt ist. Auch die Architektur, Konstruktion, Konfiguration und der Betrieb des Fahrzeugs 10 und seiner einzelnen Komponenten sind in der Technik allgemein bekannt. Somit stellen die folgenden Absätze lediglich einen kurzen Überblick über ein solches Fahrzeug 10 bereit; aber auch andere, hier nicht dargestellte Fahrzeuge könnten die offenbarte Methode einsetzen.
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Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als ein Pkw dargestellt, aber es sollte klar sein, dass jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, LKWs, Sport Utility Vehicles (SUV), Campingfahrzeuge (RVs), Schiffe, Flugzeuge usw., ebenfalls verwendet werden kann. Ein Teil der Fahrzeugelektronik 28 wird im Allgemeinen in 1 dargestellt und beinhaltet eine Telematikeinheit 30 und ein GPS-Modul 40 sowie eine Anzahl von Fahrzeugsystemmodulen (VSMs) 42. Viele dieser Geräte sind unter Verwendung einer oder mehrerer Netzwerkverbindungen, wie etwa eines Kommunikationsbusses 44 oder eines Unterhaltungsbusses 46, indirekt miteinander verbunden. Beispiele von geeigneten Netzwerkverbindungen beinhalten ein Controller Area Network, (CAN) ein medienorientierter Systemtransfer (MOST), ein lokales Kopplungsstrukturnetzwerk (LIN), ein lokales Netzwerk (LAN) und andere geeignete Verbindungen, wie Ethernet oder andere, die bekannten ISO-, SAE- und IEEE-Standards und -Spezifikationen, entsprechen, um nur einige zu nennen.
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Die Telematikeinheit 30 kann eine OEM-installierte (eingebettete) oder eine Aftermarketvorrichtung sein, die in dem Fahrzeug installiert ist und drahtlose Sprach- und/oder Datenkommunikation über ein drahtloses Trägersystem und über drahtlose Vernetzung ermöglicht. Dies ermöglicht, dass das Fahrzeug mit Call-Centern, anderen telematikfähigen Fahrzeugen oder einer anderen Entität oder Vorrichtung kommunizieren kann. Die Telematikeinheit verwendet bevorzugt Funkübertragungen, um einen Kommunikationskanal (einen Sprachkanal und/oder einen Datenkanal) mit einem drahtlosen Trägersystem herzustellen, sodass Sprach- und/oder Datenübertragungen über den Kanal gesendet und empfangen werden können. Durch Bereitstellen von sowohl Sprach- als auch Datenkommunikation ermöglicht die Telematikeinheit 30, dass das Fahrzeug eine Anzahl von unterschiedlichen Diensten anbieten kann, die diejenigen beinhalten, die mit Navigation, Fernsprechen, Nothilfe, Diagnose, Infotainment usw. verbunden sind. Daten können entweder über eine Datenverbindung, wie über Paketdatenübertragung über einen Datenkanal oder über einen Sprachkanal unter Verwendung von auf dem Fachgebiet bekannten Techniken, gesendet werden. Für kombinierte Dienste, die sowohl Sprachkommunikation (z. B. mit einem Live-Berater oder einer Sprachausgabeeinheit im Call-Center) als auch Datenkommunikation (z. B. um GPS-Ortsdaten oder Fahrzeugdiagnosedaten an den Call-Center bereitzustellen) einschließen, kann das System einen einzelnen Anruf über einen Sprachkanal verwenden und nach Bedarf zwischen Sprach- und Datenübertragung über den Sprachkanal umschalten, und dies kann unter Verwendung von Techniken erfolgen, die dem Fachmann bekannt sind.
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Gemäß einer Ausführungsform verwendet die Telematikeinheit 30 Mobilfunkkommunikation gemäß entweder den GSM-, CDMA- oder LTE-Standards und beinhaltet daher einen Mobilfunkstandardchipsatz 50 für die Sprachkommunikation, wie Freisprechen, ein drahtloses Modem für die Datenübertragung, ein elektronisches Verarbeitungsgerät 52, eine oder mehrere Digitalspeichervorrichtungen 54 und eine Dual-Antenne 56. Es versteht sich, dass das Modem entweder durch Software implementiert sein kann, die in der Telematikeinheit gespeichert und durch den Prozessor 52 ausgeführt wird, oder es kann eine separate Hardwarekomponente sein, die sich innerhalb oder außerhalb der Telematikeinheit 30 befinden kann. Das Modem kann unter Verwendung von jeglicher Anzahl von unterschiedlichen Standards oder Protokollen, wie LTE, EVDO, CDMA, GPRS und EDGE, arbeiten. Die drahtlose Vernetzung zwischen dem Fahrzeug und den anderen vernetzten Vorrichtungen kann auch unter Verwendung der Telematikeinheit 30 erfolgen. Für diesen Zweck kann die Telematikeinheit 30 konfiguriert sein, um gemäß einem oder mehreren drahtlosen Kurzstreckenprotokollen drahtlos zu kommunizieren, einschließlich drahtloser Nahbereichskommunikation (SRWC), wie etwa beliebige aus den IEEE 802.11-Protokollen, WiMAX, ZigBeeTM, Wi-Fi direct, Bluetooth LE oder der Nahfeldkommunikation (NFC). Wenn die Telematikeinheit für paketvermittelte Datenkommunikation wie TCP/IP verwendet wird, kann sie mit einer statischen IP-Adresse konfiguriert oder eingerichtet werden, automatisch eine zugewiesene IP-Adresse von einer anderen Vorrichtung am Netzwerk, wie einem Router oder einem Netzwerkadressenserver, zu empfangen.
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Der Prozessor 52 kann jede Geräteart sein, die fähig ist elektronische Befehle zu verarbeiten, einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, Hostprozessoren, Steuerungen, Fahrzeugkommunikationsprozessoren und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Er kann ein speziell dafür vorgesehener Prozessor sein, der nur für die Telematikeinheit 30 verwendet wird, oder er kann mit anderen Fahrzeugsystemen geteilt werden. Der Prozessor 52 führt verschiedene Arten von digital gespeicherten Befehlen aus, wie Software oder Firmwareprogramme, die im Speicher 54 gespeichert sind, welche der Telematikeinheit ermöglichen, eine große Vielfalt von Diensten bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Prozessor 52 Programme ausführen oder Daten verarbeiten, um mindestens einen Teil des Verfahrens auszuführen, das hierin beschrieben ist.
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Die Telematikeinheit 30 kann verwendet werden, um eine vielfältige Palette von Fahrzeugdiensten bereitzustellen, die drahtlose Kommunikation zu und/oder von dem Fahrzeug beinhalten. Derartige Dienste beinhalten: Wegbeschreibungen und andere navigationsbezogene Dienste, die in Verbindung mit dem GPS-basierten Fahrzeugnavigationsmodul 40 bereitgestellt sind; Airbagauslösungsbenachrichtigung und andere mit Notruf oder Pannendienst verbundene Dienste, die in Verbindung mit einem oder mehreren Crashsensorschnittstellenmodulen, wie einem Fahrzeugbeherrschbarkeitsmodul (nicht gezeigt), bereitgestellt sind; Diagnosemeldungen unter Verwendung von einem oder mehreren Diagnosemodulen; und mit Infotainment verbundene Dienste, wobei Musik, Internetseiten, Filme, Fernsehprogramme, Videospiele und/oder andere Informationen durch ein Infotainmentmodul (nicht gezeigt) heruntergeladen und für die gegenwärtige oder spätere Wiedergabe gespeichert werden. Die oben aufgelisteten Dienste sind keineswegs eine vollständige Liste aller Fähigkeiten der Telematikeinheit 30, sondern sie sind einfach eine Aufzählung von einigen der Dienste, die die Telematikeinheit anbieten kann. Des Weiteren versteht es sich, dass mindestens einige der vorstehend genannten Module in der Form von Softwarebefehlen implementiert sein könnten, die innerhalb oder außerhalb der Telematikeinheit 30 gespeichert sind, sie könnten Hardwarekomponenten sein, die sich innerhalb oder außerhalb der Telematikeinheit 30 befinden, oder sie könnten integriert sein und/oder miteinander oder mit anderen Systemen geteilt zu sein, die sich im Fahrzeug befinden, um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Für den Fall, dass die Module als VSMs 42 implementiert sind, die sich außerhalb der Telematikeinheit 30 befinden, könnten sie den Fahrzeugbus 44 verwenden, um Daten und Befehle mit der Telematikeinheit auszutauschen.
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Das GPS-Modul 40 empfängt Funksignale von einer Konstellation von GPS-Satelliten. Von diesen Signalen kann das Modul 40 die Fahrzeugposition bestimmen, die verwendet wird, um Navigation und andere mit der Position verbundene Dienste an den Fahrzeugführer bereitzustellen. Die Navigationsdienste können unter Verwendung von einem zugehörigen Fahrzeugnavigationsmodul (das Teil des GPS-Moduls 40 sein kann) bereitgestellt werden, oder einige oder alle Navigationsdienste können über die Telematikeinheit 30 erfolgen, wobei die Positionsinformationen zum Zweck des Ausstattens des Fahrzeugs mit Navigationskarten, Kartenanmerkungen (Sehenswürdigkeiten, Restaurants usw.), Routenberechnungen und dergleichen zu einem entfernten Standort gesendet werden. Die Positionsinformationen können an den Call-Center 20 oder ein anderes Remotecomputersystem wie Computer 18, für andere Zwecke, wie Flottenmanagement, bereitgestellt werden. Außerdem können neue oder aktualisierte Kartendaten zu dem GPS-Modul 40 von dem Call-Center über die Telematikeinheit 30 heruntergeladen werden.
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Abgesehen von dem Audiosystem 36 und dem GPS-Modul 40 kann das Fahrzeug 10 andere Fahrzeugsystemmodule (VSMs) 42 in der Form von elektronischen Hardwarekomponenten beinhalten, die sich im Fahrzeug befinden und typischerweise eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren empfangen und die erfassten Eingaben verwenden, um Diagnose, Überwachung, Steuerung, Berichterstattung und/oder andere Funktionen auszuführen. Jedes der VSMs 42 ist bevorzugt durch den Kommunikationsbus 44 mit den anderen VSMs sowie der Telematikeinheit 30 verbunden und kann programmiert werden, Fahrzeugsystem- und Subsystemdiagnosetests auszuführen. Beispielsweise kann ein VSM 42 ein Motorsteuermodul (ECM) sein, das verschiedene Aspekte des Motorbetriebs, wie Selbstzündung und Zündzeitpunkt, steuert, ein weiteres VSM 42 kann ein Antriebsstrangsteuermodul sein, das den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs reguliert, und ein weiteres VSM 42 kann ein Fahrzeugbeherrschbarkeitsmodul (BCM) sein, das verschiedene elektrische Komponenten lenkt, die sich im Fahrzeug befinden, wie beispielsweise die Zentralverriegelung des Fahrzeugs und die Scheinwerferlichter. Gemäß einer Ausführungsform ist das Motorsteuermodul mit integrierten Diagnose-(OBD)-Merkmalen ausgestattet, die unzählige Echtzeitdaten, wie diejenigen, die von verschiedenen Sensoren einschließlich Fahrzeugemissionssensoren empfangen werden, und stellen eine standardisierte Reihe von Diagnosefehlercodes (DTCs) bereit, die einem Techniker ermöglichen, Fehlfunktionen innerhalb des Fahrzeugs schnell zu identifizieren und zu beheben. Der Fachmann wird erkennen, dass die vorgenannten VSMs nur Beispiele von einigen der Module sind, die in dem Fahrzeug 10 verwendet werden können, da zahlreiche andere auch möglich sind.
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Das als Fahrzeugbeherrschbarkeitsmodul implementierte VSM 42 kann auch verwendet werden, um die am Fahrzeug 10 verwendete Passiv-Eintritt/Passiv-Start-(PEPS)-Funktionalität bereitzustellen. Die PEPS Funktionalität kann verwendet werden, um den Fahrzeugzugang zu steuern, wie etwa das Vermögen die Fahrzeugtüren zu öffnen und zu schließen oder um den Fahrzeugantriebsstrang zu aktivieren. Ein Key-Fob 41 übermittelt und empfängt drahtlose Nahbereichsignale mithilfe einer Vielzahl an Richtungssensoren 47. Die Richtungssensoren 47 können implementiert werden, indem unterschiedliche Arten von Hardware verwendet werden, die in der Lage sind, ein drahtloses Signal zu erfassen, und dann Signaldaten, wie etwa AoA, AoD, oder RSSI, zu generieren. Unterschiedliche Ausführungsformen der Richtungssensoren 47 können implementiert werden, indem Richtantennen, strahlenformende Antennen oder Richtanordnungen verwendet werden. Und jede dieser Ausführungsformen kann auf unterschiedliche Arten implementiert werden. Zum Beispiel kann ein Richtungssensor 47 als eine phasengesteuerte Anordnung implementiert werden, die sechs individuelle Antennen verwendet, die voneinander beanstandet, und im Wesentlichen linear angeordnet sind. In manchen Implementationen können die Vor-Rück-Verhältnisse der Richtungssensoren 47 sich zwischen 10–18 dB bewegen. Einige Implementierungen können auch konfiguriert sein, um entweder unter Verwendung von Bluetooth-LE- oder Wi-Fi-Protokollen drahtlose Nahbereichsignale auszusenden. In diesen Implementierungen sind der Key-Fob 41 und die Richtungssensoren 47 konfiguriert, um im 2,4 GHz Frequenzband betrieben zu werden, der mit den Protokollen im Zusammenhang steht. Es ist jedoch möglich, Systeme zu konfigurieren, die die Richtungssensoren mit Key-Fobs implementieren, die unter Verwendung einer höheren Frequenz betrieben werden, wie etwa Frequenzbänder von 3,6 GHz, 5 GHz und 60 GHz, die bereits verwendet oder für zukünftige Wi-Fi-Protokolle vorstellbar sind, oder das UHF-Frequenzband, das gegenwärtig von PEPS-Systemen verwendet wird und zwischen 300–400 MHz aufweisen kann. Wenn ein Fahrzeugnutzer sich dem Fahrzeug 10 nähert, kann ein drahtloses Nahbereichsignal, das vom Key-Fob 41 übermittelt wird, unter Verwendung einer Vielzahl von Richtungssensoren 47, die innerhalb des Fahrzeugs 10 positioniert sind, empfangen werden. Die Richtungssensoren 47 können auch drahtlose Nahbereichsignale übermitteln, die vom Key-Fob 41 empfangen werden können gemäß unterschiedlichen drahtlosen Kurzstreckenprotokollen, wie etwa Bluetooth LE und Wi-Fi-Protokollen.
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Der Key-Fob 41 kann als drahtlose tragbare Vorrichtung implementiert werden, die einen Mikroprozessor, eine Speichervorrichtung und eine Antenne, die in der Lage ist, drahtlose Signale über kurze Strecken (z. B. < 50 m) zu empfangen und sich innerhalb desselben Gehäuses befindet, beinhaltet. In einer Implementierung kann der Key-Fob 41 konfiguriert werden, um ein symmetrisches Verschlüsselungsverfahren zu verwenden, um auf sichere Weise mit einem bestimmten Fahrzeug 10 zu kommunizieren. Sowohl der Key-Fob 41 als auch das VSM 42, die sich im Fahrzeug 10 befinden, können beispielsweise je eine Kopie eines geheimen Verschlüsselungsschlüssels empfangen, der verwendet wird, um Daten zu verschlüsseln, die über das drahtlose Nahbereichsignal gesendet werden. Der geheime Schlüssel, der sich entweder am Key-Fob 41 oder am VSM 42 befindet, kann von einer im Speicherabschnitt jedes Geräts gespeicherten kryptografischen Hash-Funktion verwendet werden, um einen Nachrichtenauthentifizierungscode (MAC; Message Authentication Code) zu erzeugen. Der MAC kann über das drahtlose Nahbereichsignal gesendet werden und am Key-Fob 41 oder VSM 42 empfangen werden, wo er unter Verwendung eines geheimen Schlüssels authentifiziert werden kann. In manchen Konfigurationen kann der Key-Fob 41 ein speziell vorgesehenes Gerät sein, das ausschließlich verwendet wird, um Fahrzeugfunktionen, wie das Öffnen von Fahrzeugtüren oder das Blinken von Außenlichteinheiten, zu steuern. In einer unterschiedlichen Konfiguration kann der Key-Fob 41 in eine drahtlose tragbare Vorrichtung des Fahrzeugnutzers integriert werden, wie etwa einem Smartphone oder Tablett, welches das Vermögen beinhaltet Bluetooth LE und Wi-Fi-Verbindungen herzustellen.
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Das VSM 42 kann über den Kommunikationsbus 44 des Fahrzeugs oder diskrete Kommunikationslinien (drahtgebunden oder drahtlos) kommunikationstechnisch mit den Richtungssensoren 47 verbunden werden, sodass der Inhalt der erfassten drahtlosen Nahbereichsignale dem VSM 42, dem Prozessor 52, der Telematikeinheit 30 des Fahrzeugs, oder beiden, kommuniziert werden kann. Das VSM 42 kann Computerverarbeitungsfähigkeiten in Form eines Mikroprozessors und wahlweise eines computerlesbaren Speichers beinhalten, auf das der Mikroprozessor zugreifen kann, um ausführbare Computerprogramme abzurufen und Daten zu speichern. Die kryptografische Hash-Funktion und der geheime Schlüssel könnten auf dem Mikroprozessor selbst gespeichert werden unter Verwendung eines internen Speichers oder der computerlesbaren Speichervorrichtung, auf die der Mikroprozessor zugreifen kann.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird ein Verfahren 200 zum Auffinden des Key-Fob 41 mit Bezug auf das Fahrzeug 10 dargestellt. Dieses Verfahren 200 beginnt bei Schritt 210 durch den Empfang eines drahtlosen Nahbereichsignals, der vom Key-Fob 41 übermittelt wird und an einer Vielzahl von Richtungssensoren 47 empfangen wird, die vom Fahrzeug 10 verwendet werden. Das Fahrzeug 10 beinhaltet Richtungssensoren 47, die an definierten Bereichen des Fahrzeugs 10 positioniert sind und in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind. Eine Ausführungsform, die beispielsweise aufzeigt, wie Richtungssensoren 47 angeordnet sein können, wird in 3 dargestellt. Dort wird das Fahrzeug 10 einschließlich eines Richtungssensors 47a am Heck des Fahrzeugs 10, dargestellt, der vom Innenbereich des Fahrzeugs 10 wegstrebt, sowie zwei Richtungssensoren (47b und 47c), die an den Fahrzeugtüren positioniert sind, und vom Fahrzeug 10 wegstreben. Während zwei Richtungssensoren (47d und 47e) dargestellt werden, die benachbart zu den Vordersitzen des Fahrzeugs positioniert sind und in Richtung des Innenbereichs des Fahrzeugs 10 ausgerichtet sind, befindet sich ein anderer Richtungssensor 47f in der Nähe der Rückbank des Fahrzeugs 10 und ist in Richtung des Innenbereichs des Fahrzeugs 10 ausgerichtet. Wenn der Fahrzeugnutzer, der das Key-Fob 41 bei sich trägt, sich dem Fahrzeug 10 nähert bzw. darin sitzt, empfangen die Richtungssensoren (47a–47f) das vom Key-Fob 41 drahtlos übermittelte drahtlose Nahbereichsignal. Das drahtlose Signal kann vom Key-Fob 41 gemäß einem Bluetooth-Low-Energy-(BLE)-Protokoll, einem Wi-Fi-Protokoll oder beiden Protokollen übermittelt werden. Obwohl das Verfahren 200 hauptsächlich in Bezug auf die von den Richtungssensoren 47a–47f empfangenen und vom Key-Fob 41 ausgesendeten drahtlosen Nahbereichsignale beschrieben wird, versteht es sich von selbst, dass das Verfahren 200 auch von Richtungssensoren 47a–47f implementiert werden kann, die vom Key-Fob 41 empfangene drahtlose Nahbereichsignale übermitteln. Das Verfahren 200 fährt dann mit Schritt 220 fort.
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Am Schritt 220 werden Signaldaten, die auf das drahtlose Nahbereichsignal schließen lassen, an einer Vielzahl von Richtungssensoren 47a–47f generiert. Je nach Standort des Key-Fob 41 kann jeder Richtungssensor 47a–47f unterschiedliche Signaldaten generieren basierend auf dessen Empfang desselben drahtlosen Nahbereichsignals. Beispiele von Messungen, die auf Signaldaten schließen lassen, beinhalten RSSI, AoA, und AoD. Falls ein Nutzer, der den Key-Fob 41 bei sich trägt, sich beispielsweise dem Fahrzeug 10 von der rechten Seite des Fahrzeugs 10 aus nähert, können die Richtungssensoren 47a und 47b Signaldaten generieren, die sich von denjenigen Signaldaten unterscheiden, die von den verbliebenen Richtungssensoren 47c–47f eingesammelt werden und es lässt sich darauf schließen, dass das Key-Fob 41 näher an diesen Richtungssensoren 47a–47b positioniert ist. In diesem Beispiel können Richtungssensoren 47a–47b Signaldaten mit einem höheren RSSI, relativ zum von den Richtungssensoren 47c–47f erfassten RSSI, generieren. Darüber hinaus können die Richtungssensoren 47a–47b den erfassten AoA des empfangenen drahtlosen Signals verwenden, um eine Abschätzung des Standorts des Key-Fob 41 noch weiter zu verfeinern. Neben den Richtungssensoren 47a–47b können auch die Richtungssensoren 47c–47f zur Abschätzung des Standorts beitragen. Diese Sensoren können nicht nur einen kleinen RSSI generieren, sondern stellen auch einen AoA für das empfangene Signal bereit, das in der Lage ist, den Standort des Key-Fob noch näher zu klären. Alternativ dazu kann der Key-Fob 41 ein drahtloses Nahbereichsignal empfangen, das von einem oder mehreren Richtungssensoren 47a–47f übermittelt wurde. Die Richtungssensoren 47a–47f können den AoD des zum Key-Fob 41 übermittelten Signals bestimmen und übermitteln wahlweise den von jedem Sensor gemessenen AoD an den Key-Fob 41. Der Key-Fob 41 kann das Signal/die Signale empfangen, den AoA des Signals/der Signale, der von den Richtungssensoren 47a–47f empfangen wird, vermerken und den Standort des Key-Fob 41 unter Verwendung des AoA, AoD, oder beiden, die an jedem Sensor gemessenen werden, bestimmen. Es ist dem Key-Fob 41 auch möglich den AoA an die Richtungssensoren 47a–47f zurückzusenden, um den Standort des Key-Fob am Fahrzeug 10 zu ermitteln.
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In einem unterschiedlichen Beispiel kann ein Nutzer im Fahrzeug 10 mit dem Key-Fob 41 sitzen. Wenn der Key-Fob 41 sich im Fahrzeug 10 befindet, können die Richtungssensoren 47d–47f relativ zu den Richtungssensoren 47a–47c einen höheren RSSI generieren. Ferner können die Richtungssensoren 47d–47f auch zusätzliche Signaldaten in Form von AoA-Messungen generieren, die ganz genau bestimmen können, ob der Key-Fob 41 sich im Inneren des Fahrzeugs 10 befindet. Gleichzeitig können die Richtungssensoren 47a–47c das Signal vom Key-Fob 41 nicht erfassen, wodurch des Weiteren angenommen werden kann, dass der Key-Fob 41 sich im Fahrzeug befindet. Die zwei oben besprochenen Beispiele werden als Momentaufnahmen dessen erörtert, was die Richtungssensoren 47a–47f zu bestimmten Zeiten erfassen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Richtungssensoren 47a–47f über einen Zeitraum überwacht werden können und das Übermitteln der Signaldaten kann identifiziert werden, um den Key-Fob 41 zu überwachen während er sich bewegt. Das Verfahren 200 fährt dann mit Schritt 230 fort.
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Bei Schritt 230 werden Standortinformationen basierend auf Attributen des drahtlosen Nahbereichsignals durch das Verarbeiten der Signaldaten generiert. Das PEPS System kann den Key-Fob 41 basierend auf von den Richtungssensoren 47a–47f ausgehenden Daten positionieren. Die Signaldaten können von einer Vielzahl an Richtungssensoren 47a–47f zum VSM 42, wie etwa dem VSM 42, weitergegeben werden, der als Fahrzeugbeherrschbarkeitsmodul implementiert ist und verarbeitet werden, um den bestimmten Standort des Key-Fob 41 zu ermitteln. Im Großen und Ganzen können Signaldaten zu einem Key-Fob Standort in Form von Standortinformationen umgewandelt werden. Signaldaten, die von den Richtungssensoren 47a–47f einschließlich Attributen des drahtlosen Nahbereichsignals, wie etwa RSSI, AoA, oder AoD, eingesammelt werden, können einen bestimmten Standort des Key-Fob 41 repräsentieren. In einer Implementierung kann der Key-Fob 41 während des Versuchszeitraums an verschiedene Standorte im Außen- und Innenbereich des Fahrzeugs 10 bewegt werden, während die Richtungssensoren 47a–47f Signaldaten generieren. Da jeder Richtungssensor 47a–47f sich an einem von allen anderen Richtungssensoren beanstandeten Standort befindet und in eine bestimmte Richtung ausgerichtet ist, kann jede Bewegung oder jeder Standort des Key-Fob 41 einen einzigartigen Signaldatensatz initiieren, der von den Richtungssensoren 47a–47f generiert wird. Die von den Richtungssensoren 47a–47f generierten Signaldaten für jeden während des Versuchszeitraums eingenommenen Standort des Key-Fob 41 können auf einem computerlesbaren Datenträger, wie z. B. einer Tabelle oder einer Datenbank, die die Position des Key-Fob 41 mit den Signaldaten im Beziehung setzt, erfasst werden. Die Tabelle kann einen Standort beinhalten, der mit RSSI-, AoA-, oder AoD-Werten für jeden Richtungssensor 47a–47f, in Verbindung gebracht wird. Später, wenn der Key-Fob 41 mit dem Fahrzeug 10 nach der Fahrzeugherstellung verwendet wird, kann vom VSM 42 auf die Tabelle zugegriffen werden, die Signaldaten und Standorte beinhaltet, die während des Versuchszeitraums erfasst wurden und diese Daten können mit jeweils aktuellen Signaldaten, die vom Key-Fob 41 oder den Richtungssensoren 47a–47f generiert werden, verglichen werden. Unter der Verwendung von gemessenen Signaldaten, wie z. B. RSSI, AoA, und AoD, kann die Tabelle verwendet werden, um Standortinformationen für den Key-Fob 41 zu identifizieren, die unter Verwendung der Computerverarbeitungsfähigkeiten seines Mikroprozessors den genauen Standort des Key-Fob 41 wiedergeben. In manchen Implementierungen versteht es sich jedoch von selbst, dass der Standort des Key-Fob 41 vom Key-Fob 41 selbst, auf ähnliche Weise berechnet werden kann.
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Sonstige Implementierungen zum Generieren von Standortinformationen, in Rahmen denen Computerlogikstrukturen den Standort des Key-Fob des Fahrzeugs bestimmen oder von den Richtungssensoren 47a–47f ausgehende Signaldaten verwalten können, sind möglich. Das Fahrzeugbeherrschungsmodul kann beispielsweise im Laufe der Zeit stattgefundene Signaldatenänderungen messen und auf diesen Messungen beruhende Entscheidungen treffen. Das Fahrzeugbeherrschungsmodul könnte ermitteln, dass während der Richtungssensor 47a einen relativ niedrigen RSSI erfasst, der Richtungssensor 47b einen relativ hohen RSSI erfasst. Falls das Fahrzeugbeherrschungsmodul ermittelt, dass diese zwei Messungen schnelleren Änderungen als eine Rate in Übereinstimmung mit der Key-Fob Bewegung unterliegen, könnte das Modul bestimmen, dass die Sensordaten von einem oder mehreren Sensoren ignoriert werden sollten und auf ein reflektiertes Signal zurückzuführen sind. Triangulationstechniken können mit den AoA- oder AoD-Messungen verwendet werden, um den Standort des Key-Fob 41 geometrisch zu ermitteln. Das Verfahren 200 fährt dann mit Schritt 240 fort.
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Bei Schritt 240 wird der Standort des Key-Fob 41 relativ zum Fahrzeug 10 auf der Grundlage von Standortinformationen ermittelt. Das VSM 42 kann den Standort des Key-Fob 41 verwenden, um seine Position mit Bezug auf das Fahrzeug 10 zu ermitteln. Das VSM 42 kann beispielsweise ermitteln, ob der Key-Fob 41 sich innerhalb einer definierten Zone oder eines Bereichs des Fahrzeugs 10 befindet. Das VSM 42 kann unter Einbeziehung des Bereichs, der den Innenbereich jedes Fahrzeugs 10 definiert, programmiert werden und wenn der identifizierte Standort sich innerhalb dieses Innenbereichs befindet, kann das VSM 42 ermitteln, dass der Key-Fob sich innerhalb des Fahrzeugs 10 befindet. Es ist auch möglich eine Vielzahl an Zonen innerhalb des Innenbereichs des Fahrzeugs 10 und eine oder mehrere Zonen im Außenbereich des Fahrzeugs 10 zu definieren. Auf diese Weise kann das VSM 42 ermitteln, wann der Key-Fob 41 sich in eine dieser Zonen hinein bewegt und infolgedessen basierend auf der Präsenz des Key-Fob 41 in jeder Zone, die Fahrzeugfunktionen erlauben oder einschränken. Der Innenbereich des Fahrzeugs 10 kann in eine Zone für den Fahrersitz und eine Zone für den Rest des Fahrzeugs 10 unterteilt werden. Falls der Key-Fob 41 in der Fahrersitz-Zone erfasst wird, kann das VSM 42 den Betrieb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs verhindern. In einigen Implementierungen können ein oder mehrere Zonen im Außenbereich des Fahrzeugs 10 verwendet werden, um die Fahrzeugfunktionen bei Annäherung des Key-Fob 41 allmählich zu verändern. Das Fahrzeug 10 kann die Außenlichteinheiten beispielsweise aktivieren, wenn der Key-Fob 41 in einer ersten Zone bzw. einem ersten Bereich erfasst wird, der am weitesten vom Fahrzeug 10 entfernt ist. Beim Annähern des Key-Fob 41 kann der Key-Fob 41 sich in eine zweite Zone oder einen zweiten Bereich hinein bewegen, in dem die Türen des Fahrzeugs 10 entriegelt werden. Das Verwenden der Richtungssensoren 47a–47f kann ein relativ präzises Ermitteln des Key-Fob-Standorts ermöglichen. Die Richtungssensoren 47a–47f können beispielsweise eine Auflösung des Key-Fob 41 auf eine Genauigkeit innerhalb von 5–10 cm ermöglichen. In diesem Sinne kann das Verwenden von Richtungssensoren das Fahrzeug 10 dazu befähigen, eine oder mehrere der Thatcham-Sicherheitskategorien zu erfüllen. Das Verfahren 200 endet dann.
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Es versteht sich, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die besonderen hierin offenbarten Ausführungsform(en) beschränkt, sondern ausschließlich durch die folgenden Ansprüche definiert. Obwohl die in 2–3 dargestellte Ausführungsform beispielsweise sechs unterschiedliche Richtungssensoren abbildet, besteht die Möglichkeit das offenbarte System und Verfahren unter Verwendung einer geringeren Anzahl von bzw. unter Verwendung zusätzlicher Richtungssensoren zu implementieren. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung gemachten Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder nicht als Definition der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, außer dort, wo ein Begriff oder Ausdruck ausdrücklich vorstehend definiert wurde. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der/den offenbarten Ausführungsform(en) sind für Fachkundige offensichtlich. Alle diese anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollten im Geltungsbereich der angehängten Patentansprüche verstanden werden.
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Wie in dieser Spezifikation und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „z. B.”, „beispielsweise”, „zum Beispiel”, „wie z. B.” und „wie” und die Verben „umfassend”, „einschließend” „aufweisend” und deren andere Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Elementen verwendet werden, jeweils als offen auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als andere zusätzliche Komponenten oder Elemente ausschließend betrachtet werden soll. Andere Begriffe sind in deren weitesten vernünftigen Sinn auszulegen, es sei denn, diese werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.11-Protokollen [0016]
