DE102017107832A1

DE102017107832A1 - Verfahren, Computerprogramme und Vorrichtungen zum Bestimmen einer Position eines Mobilgerätes relativ zu einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017107832A1
Application number: DE102017107832.0A
Authority: DE
Inventors: Ludger Weghaus; Roman Curkin; Claus-Peter Brückner
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA; Volkswagen AG
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA; Volkswagen AG
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2018-10-11

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren, Computerprogramme und Vorrichtungen für ein Fahrzeug und ein Mobilgerät. Ein Verfahren für ein Fahrzeug (100) umfasst Erhalten (110) von Information über eine Präsenz eines Mobilgeräts (200) in einer Umgebung des Fahrzeugs (100). Das Verfahren umfasst ferner Bereitstellen (120) eines modulierten Magnetfelds, basierend auf der Information über die Präsenz des Mobilgeräts (100). Das modulierte Magnetfeld wird basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert. Eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz weist einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima auf als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen (130) einer Position des Mobilgeräts (200) relativ zum Fahrzeug (100) basierend auf dem modulierten Magnetfeld.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren, Computerprogramme und Vorrichtungen zum Bestimmen einer Position eines Mobilgeräts relativ zu einem Fahrzeug, genauer, aber nicht ausschließlich, basierend auf einem modulierten Magnetfeld.
Die Sicherheit für die Zugangs- und Fahrberechtigung zu einem Fahrzeug nimmt meist eine zentrale Stellung ein. Oft wird ein hoher Aufwand betrieben, um einen unautorisierten Zugang zu einem Fahrzeug zu unterbinden. Gleiches gilt für die Fahrberechtigung. Fahrzeugschlüssel umfassen oft ausgeklügelte Sicherheitssysteme, um ein Kopieren der Schlüssel oder einen Zugang zum Fahrzeug oder dessen Mobilität ohne gültigen Schlüssel zu verhindern oder zu erschweren. Diese Sicherheitssysteme können beispielsweise auf einem Transponder basieren, welcher durch ein Wegfahrsicherungssystem aktiviert wird, und welcher einen elektronischen Zugangsschlüssel an das Fahrzeug übermitteln könnte.
Zusätzlich zu klassischen Zugangssystemen werden Fahrzeugschlüssel entwickelt, welche einen Zugang zum Fahrzeug ermöglichen können, ohne dass eine Übertragung eines Schlüssels explizit von einem Benutzer aktiviert wird (sog. Schlüsselfreier Zugang, auch engl. Keyless Entry) oder ein Starten des Fahrzeugs ohne ein Einführen des Fahrzeugschlüssels in ein Zündschloss des Fahrzeugs ermöglichen können (sog. Schlüsselfreies Starten, auch engl. Keyless Go). Dieser Zugang kann beispielsweise auf einer Funktechnologie basieren, beispielsweise Bluetooth Low Energy (BLE). Solche Nahfunktechnologien können beispielsweise auch von Mobilgeräten unterstützt werden, beispielsweise von erweiterbaren Mobiltelefonen (auch engl. Smartphones).
Es besteht der Bedarf, ein verbessertes Konzept zur Absicherung einer Nutzung eines Mobilgeräts als Fahrzeugschlüssel bereitzustellen. Diesem Bedarf wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen.
Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Vorrichtung für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann beispielsweise erkennen, dass sich ein Mobilgerät in der Nähe befindet und dass daraufhin ein Schlüsselfreier Zugang oder ein Schlüsselfreies Starten durchgeführt werden kann. Um die Position des Mobilgeräts genau festzustellen, etwa in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugs außerhalb des Fahrzeugs oder im Fahrzeuginnenraum, kann das Fahrzeug nun ein basierend auf einer Codesequenz moduliertes Magnetfeld emittieren, etwa durch Bestromung einer Spule. Die Codesequenz kann dabei so gewählt sein, dass sie vorteilhafte Autokorrelationseigenschaften aufweist und gut von dem Mobilgerät und dessen Kompass-Magnetfeldsensor erfasst werden kann. Basierend auf diesem modulierten Magnetfeld, das von dem Mobilgerät empfangen wird, kann nun beispielsweise festgestellt werden, wo sich das Mobilgerät relativ zum Fahrzeug befindet, etwa ob es sich im Fahrzeug befindet oder außerhalb. Dies kann dann bei einer Autorisierung von Schlüsselfreiem Starten oder von Schlüsselfreiem Zugang berücksichtigt werden.
Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren für ein Fahrzeug. Das Verfahren umfasst Erhalten von Information über eine Präsenz eines Mobilgeräts in einer Umgebung des Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst ferner Bereitstellen eines modulierten Magnetfelds, basierend auf der Information über die Präsenz des Mobilgeräts. Das modulierte Magnetfeld wird basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert. Dine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz weist einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima auf als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen einer Position des Mobilgeräts relativ zum Fahrzeug basierend auf dem modulierten Magnetfeld.
Das Verfahren kann es beispielsweise ermöglichen, eine Position des Mobilgeräts innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs festzustellen, und kann so bei der Entscheidung, ob ein Schlüsselfreies Starten (auch engl. Keyless Go) oder ein Schlüsselfreier Zugang (auch engl. Keyless Entry), zulässig sind die Sicherheit erhöhen. Ferner kann eine Codesequenz mit guten Autokorrelationseigenschaften auch eine Erkennung der Codesequenz im modulierten Magnetfeld mit wenig empfindlichen Magnetfeldsensoren, wie sie beispielsweise für Kompassfunktionen von Mobilgeräten genutzt werden, ermöglichen.
Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz auf zumindest einem Barker-Code basieren. Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz mehrere aufeinanderfolgende Barker-Codes umfassen. Barker-Codes weisen gute Autokorrelationseigenschaften auf, sind jedoch auf kurze Sequenzlängen beschränkt. Durch eine Aneinanderreihung mehrerer Barker-Codes können etwa längere Sequenzen mit guten Autokorrelationseigenschaften geschaffen werden.
Beispielsweise kann das Bereitstellen das modulierte Magnetfeld so bereitstellen, dass das modulierte Magnetfeld eine Folge von Magnetfeldzuständen basierend auf der Codesequenz aufweist. Eine zeitliche Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen kann größer als 1 Millisekunde (oder größer als 2 Millisekunden, größer als 5 Millisekunden, größer als 10 Millisekunden, größer als 20 Millisekunden) sein. Eine erhöhte zeitliche Dauer kann ein Identifizieren der Codesequenz über den Magnetfeldsensor des Mobilgeräts ermöglichen.
Beispielsweise kann das Bereitstellen das modulierte Magnetfeld so bereitstellen, dass das modulierte Magnetfeld eine Folge von Magnetfeldzuständen basierend auf der Codesequenz aufweist. Din Sensormodul des Mobilgeräts für das modulierte Magnetfeld kann eine maximale zeitliche Abtastrate aufweisen. Das Bestimmen der Position des Mobilgeräts kann auf einem Verhältnis zwischen einer zeitlichen Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen und der maximalen Abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts basieren. Durch ein Einbeziehen der maximalen Abtastrate (etwa durch Normalisieren der Messdaten) können Mobilgeräte mit unterschiedlichen maximalen Abtastraten unterstützt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die zeitliche Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen auf der maximalen zeitlichen Abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts basieren. Durch Anpassen der zeitlichen Dauer eines Magnetfeldzustands kann beispielsweise für Mobilgeräte mit einem Magnetfeldsensor mit einer hohen Abtastrate die Erkennung beschleunigt werden.
Beispielsweise kann das Bestimmen der Position des Mobilgeräts ein Empfangen einer Bestätigung über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz von dem Mobilgerät umfassen. So kann die Erkennung durch das Mobilgerät erfolgen, was einen Kommunikationsoverhead zwischen dem Fahrzeug und dem Mobilgerät reduzieren kann.
Alternativ kann das Bestimmen der Position des Mobilgeräts ein Empfangen von Magnetfeldsensordaten des Mobilgeräts von dem Mobilgerät umfassen. Das Bestimmen der Position kann die Position des Mobilgeräts basierend auf einem Vergleich der vordefinierten Codesequenz mit den empfangenen Magnetfeldsensordaten feststellen. Durch einen Vergleich der Magnetfeldsensordaten durch das Fahrzeug kann beispielsweise das System besser gegen Manipulationen geschützt werden.
Beispielsweise kann die Modulation des modulierten Magnetfelds auf einer Feldstärken-Modulation (Amplituden-Modulation) basieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Modulation des modulierten Magnetfelds auf einer Polaritäts-Modulation basieren. Das Bestimmen kann die Position des Mobilgeräts beispielsweise innerhalb des Fahrzeugs oder in einer Umgebung um das Fahrzeug bestimmen.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner Starten des Fahrzeugs falls das Bestimmen der Position des Mobilgeräts ergibt, dass sich das Mobilgerät innerhalb des Fahrzeugs befindet, umfassen. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner Aufschließen des Fahrzeugs falls das Bestimmen der Position des Mobilgeräts ergibt, dass sich das Mobilgerät außerhalb des Fahrzeugs in einer Umgebung des Fahrzeugs befindet (und das Fahrzeug bisher verschlossen ist) umfassen. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner Verschließen des Fahrzeugs falls das Bestimmen der Position des Mobilgeräts ergibt, dass sich das Mobilgerät außerhalb des Fahrzeugs in einer Umgebung des Fahrzeugs befindet (und das Fahrzeug bisher unverschlossen ist) umfassen.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Verfahren für ein Mobilgerät. Das Verfahren umfasst Messen eines modulierten Magnetfelds. Das modulierte Magnetfeld wird von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das modulierte Magnetfeld ist basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert. Dine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz weist einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima auf als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Das Verfahren umfasst ferner Vergleichen des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, zum Bestimmen von Information über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, und Bereitstellen einer Bestätigung über den erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz für das Fahrzeug. Alternativ umfasst das Verfahren Bereitstellen von Magnetfeldsensordaten über das gemessene modulierte Magnetfeld für das Fahrzeug.
Durch das Bereitstellen der Magnetsensordaten und/oder der Information über den erfolgreichen Vergleich kann beispielsweise eine Position des Mobilgeräts relativ zum Fahrzeug festgestellt werden.
Beispielsweise kann das Vergleichen des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz oder das Bereitstellen der Magnetfeldsensordaten beginnen, während das modulierte Magnetfeld gemessen wird. So kann beispielsweise eine Dauer zum Verarbeiten des Magnetfelds reduziert werden.
Beispielsweise kann das Sensormodul einem Kompassmodul des Mobilgeräts entsprechen. So können beispielsweise eine Vielzahl von Mobilgeräten, etwa programmierbare Mobiltelefone (auch engl. Smartphones) oder programmierbare Uhren (auch engl. Smartwatches) für die Messung des modulierten Magnetfelds genutzt werden.
Beispielsweise kann das Kompassmodul ausgebildet sein, um das modulierte Magnetfeld separat in drei zueinander orthogonalen Richtungen zu messen. Beispielsweise kann das Vergleichen das gemessene modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen mit der vordefinierten Codesequenz vergleicht. Alternativ können die bereitgestellten Magnetfeldsensordaten Sensordaten über das modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen umfassen. Dies kann beispielsweise eine erhöhte Sicherheitsschwelle gegenüber Angriffen auf das System ermöglichen.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen zumindest eines der Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Kontrollmodul oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner eine Vorrichtung für ein Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst in Sendemodul, ausgebildet zum Bereitstellen eines modulierten Magnetfelds. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Kontrollmodul, ausgebildet zum Erhalten von Information über eine Präsenz eines Mobilgeräts in einer Umgebung des Fahrzeugs. Das Kontrollmodul ist ferner ausgebildet zum Bereitstellen eines Steuersignals für das Sendemodul basierend auf einer vordefinierten Codesequenz, so dass das modulierte Magnetfeld basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert wird. Eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz weist einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima auf als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Das Kontrollmodul ist ferner ausgebildet zum Bestimmen einer Position des Mobilgeräts relativ zum Fahrzeug basierend auf dem modulierten Magnetfeld.
Beispielsweise kann das Fahrzeug ferner ein Kommunikationsmodul zur Kommunikation mit einem Fahrzeugschlüssel umfassen. Das Sendemodul kann zumindest einen Teil der Wicklungen einer Spule des Kommunikationsmoduls des Fahrzeugs nutzen. So kann beispielsweise eine verbesserte Integration des Sendemoduls in den Bauraum des Fahrzeugs erreicht werden.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner eine Vorrichtung für ein Mobilgerät. Die Vorrichtung umfasst ein Sensormodul, ausgebildet zum Messen eines modulierten Magnetfelds. Das modulierte Magnetfeld wird von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das modulierte Magnetfeld ist basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert. Dine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz weist einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima auf als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Kontrollmodul ausgebildet zum Steuern des Sensormoduls. Das Kontrollmodul ist ferner ausgebildet zum Vergleichen des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, zum Bestimmen von Information über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, und zum Bereitstellen einer Bestätigung über den erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz für das Fahrzeug über ein Kommunikationsmodul. Das Kontrollmodul ist alternativ ausgebildet zum Bereitstellen von Magnetfeldsensordaten über das gemessene modulierte Magnetfeld für das Fahrzeug über das Kommunikationsmodul.
Beispielsweise kann das Sensormodul 22 einem Kompassmodul des Mobilgeräts 200 entsprechen. Das Kompassmodul kann ausgebildet sein, um das modulierte Magnetfeld separat in drei zueinander orthogonalen Richtungen zu messen. Das Kontrollmodul 24 kann ausgebildet sein, um das gemessene modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen mit der vordefinierten Codesequenz zu vergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kontrollmodul 24 ausgebildet sein, um die Magnetfeldsensordaten so bereitzustellen, dass die Magnetfeldsensordaten Sensordaten über das modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen umfassen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welche Ausführungsbeispiele generell jedoch nicht insgesamt beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für ein Fahrzeug;
1a zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung für ein Fahrzeug;
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für ein Mobilgerät;
2a zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung für ein Mobilgerät; und
3-4 zeigen Diagramme beispielhafter Ausführungsbeispiele.

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden“ oder „direkt verkoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z.B., „zwischen“ gegenüber „direkt dazwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.).
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer,“ „eine“, „eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, „aufweist“, „umfasst“, „umfassend“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
Durch die zunehmende Marktdurchdringung von hands-free entry/go Systemen (Systemen zum Ermöglichen eines Betretens/Startens des Fahrzeugs ohne Benutzereingriff), bei denen ein Nutzer sein Berechtigungsmittel nicht mehr in die Hand nehmen muss, um bestimmte Aktionen auszulösen, rückt die Suche nach neuen und innovativen Aspekten in den Vordergrund.
Ein Anwendungsfall ist die Nutzung des eigenen Smartphones als Berechtigungsmittel für Fahrzeugzugang und Fahrzeugfahrberechtigung. Man spricht in diesem Kontext auch von „Digital Key“ (digitaler Schlüssel).
Ein hands-free entry/go System bedingt häufig, dass sichergestellt ist, dass das Authentifizierungsmittel (hier das Smartphone) neben einer geeigneten sicheren Schlüsselablage und Kryptografie auch Bedingungen zu seiner Position erfüllen muss. Als Lokalisierungstechnologie ist in Ausführungsbeispielen der Ansatz gewählt, dass Fahrzeugseitig Magnetfelder erzeugt werden, die mobilgerätseitig (etwa smartphoneseitig) gemessen werden. Dabei weist ein Magnetfeldsensor im Smartphone (programmierbaren Mobiltelefon), der typischerweise nur für die Kompassfunktion im Smartphone genutzt wird, eine eingeschränkte Sensitivität und eingeschränkte Abtastrate auf. Ferner ist ein Bauraum im Fahrzeug häufig begrenzt, zudem verursachen zusätzliche Komponenten häufig zusätzliche Kosten. Ferner zeigt sich häufig eine niedrige Reaktionsgeschwindigkeit des Systems (und damit eine hohe Latenzzeit).
Ein hands-free entry/go System bedingt, dass sichergestellt ist, dass das Authentifizierungsmittel (Funkschlüssel/UID) neben der Kryptografie Bedingungen zu seiner Position relativ zum Fahrzeug erfüllen muss. Ausführungsbeispiele schaffen eine konkrete Implementierungsvariante, die es ermöglichen kann, ein Smartphone für die hands-free entry/go Funktion ausreichen präzise zu lokalisieren. Zumindest manche Ausführungsbeispiele schaffen ein smartphonebasiertes Hands-Free Entry/Exit/Go Zugangssystem (ein Mobilgerätebasiertes Zugangs/Ausgangs/Start-Zugangssystem ohne, dass der Benutzer das Mobilgerät dazu in die Hand nehmen muss).
Derzeitige smartphonebasierte Berechtigungssysteme (im Folgenden „Digital Key“ genannt) haben häufig einen niedrigen Komfortlevel. Die Kommunikationsschnittstelle ist meist NFC (Near Field Communication, Nahfeldkommunikation) basiert, was bedeutet, dass der Nutzer das Smartphone in die Hand nehmen muss und an eine fest vorgegebene Stelle halten muss, damit dann der Authentifizierungsprozess stattfinden kann.
Die Lokalisierungstechnik von Ansätzen, die einen smartphonebasierten Authentifizierungsprozess „hands free“ (ohne das Smartphone in die Hand zu nehmen) durchführen basieren dort meist der Auswertung von Funksignalen (elektromagnetisch abstrahlende Funkwellen). Aufgrund von Umgebungseinflüssen wie Dämpfung (durch z.B. menschliches Gewebe), Reflektionen, Streuung und Mehrwegeausbreitung etc. gibt es bei diesen Ansätzen, die nicht im Nahfeld operieren, bei denen sich die abgestrahlte Sendeleistung also nicht im Volumen, sondern auf einer sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Oberfläche verteilt, typischerweise den Nachteil, dass es eine Vielzahl von Szenarien gibt, die dazu führen können, dass die Präzision der Positionserkennung nicht den Ansprüchen einer hands-free entry/go Funktion entspricht.
Das reine Erkennen des Vorliegens eines bestimmten Magnetfeldwertes ist in manchen Fällen nicht zielführend, weil das vom Smartphone gemessene Signal S(t) im Wesentlichen durch das Erdmagnetfeld bestimmt ist, das aber dadurch gekennzeichnet ist, dass es konstant ist. Es wird in zumindest manchen Ausführungsbeispielen ein differentieller Ansatz gewählt, bei dem Fahrzeugseitig ein bestimmtes magnetisches Feld erzeugt wird, das seine Feldstärke (und vorzugsweise auch Polarität) in einem vorgegebenen Zeitraster ändert. Dies geschieht etwa durch Bestromung der Sendespulen (diese erzeugen ein dem Erdmagnetfeld überlagertes Magnetfeld) mit dem Strom I(t). Dadurch kann anschließend im (durch das Erdmagnetfeld dominierte) Empfangssignal S(t) ein Filter genutzt werden, der niederfrequente Anteile (bzw. Anteile, die nicht im Bereich des Nutzsignals liegen) herausfiltert.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für ein Fahrzeug 100. Das Verfahren umfasst Erhalten 110 von Information über eine Präsenz eines Mobilgeräts 200 in einer Umgebung des Fahrzeugs 100. Das Verfahren umfasst ferner Bereitstellen 120 eines modulierten Magnetfelds, basierend auf der Information über die Präsenz des Mobilgeräts 200. Das modulierte Magnetfeld wird basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert. Eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz weist einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum (Hauptkeule) und Nebenmaxima (Nebenkeulen) auf als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen 130 einer Position des Mobilgeräts 200 relativ zum Fahrzeug 100 basierend auf dem modulierten Magnetfeld.
1a zeigt ein Blockdiagramm einer entsprechenden Vorrichtung 10 für das Fahrzeug 100. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Sendemodul 12, ausgebildet zum Bereitstellen eines modulierten Magnetfelds. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein Kontrollmodul 14, ausgebildet zum Erhalten der Information über die Präsenz eines Mobilgeräts 200 in einer Umgebung des Fahrzeugs 100. Das Kontrollmodul 14 ist ferner ausgebildet zum Bereitstellen eines Steuersignals für das Sendemodul 12 basierend auf einer vordefinierten Codesequenz, so dass das modulierte Magnetfeld basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert wird. Das Kontrollmodul 14 ist ferner ausgebildet zum Bestimmen der Position des Mobilgeräts 200 relativ zum Fahrzeug 100 basierend auf dem modulierten Magnetfeld. Ausführungsbeispiele schaffen ferner das Fahrzeug 100 umfassend die Vorrichtung 10. Die folgende Beschreibung bezieht sich sowohl auf das Verfahren von 1 als auch auf die Vorrichtung von 1a.
Beispielsweise kann das Erhalten 110 der Information über die Präsenz des Mobilgeräts 200 ein Detektieren eines Bojen-Signals (auch engl. Signal Beacon) des Mobilgeräts 200 durch das Fahrzeug umfassen. Beispielsweise kann das Erhalten 110 der Information über die Präsenz das Bereitstellen einer Anfrage an das Mobilgerät 200 durch das Fahrzeug 100 und Erhalten einer Antwort des Mobilgeräts 200 auf die Anfrage umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Erhalten 110 der Information über die Präsenz ein Empfangen einer Anfrage des Mobilgeräts 200 umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Erhalten 110 der Information über die Präsenz des Mobilgeräts ein Bestimmen einer voraussichtlichen Präsenz des Mobilgeräts 200 in der Umgebung des Fahrzeugs 100 umfassen, etwa basierend auf einem Auslösen eines Start/Stop-Knopfs, basierend auf einem Ergreifen eines Türgriffs oder basierend auf einer erfolglosen Abfrage über eine Präsenz eines Fahrzeugschlüssels. Die Umgebung des Fahrzeugs kann beispielsweise einem Fahrzeuginnenraum und/oder einer Umgebung des Fahrzeugs innerhalb eines vordefinierten Abstands außerhalb des Fahrzeugs entsprechen.
Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein Bereitstellen einer Ankündigung über das modulierte Magnetfeld für das Mobilgerät umfassen. Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein Bereitstellen der Information über den Startzeitpunkt oder der Information über den definierten Zeitabschnitt für das Bereitstellen der Magnetfeldsensordaten für das Mobilgerät. Beispielsweise kann das Verfahren ein Bereitstellen der Information über die vordefinierte Codesequenz für das Mobilgerät umfassen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 ferner ein Kommunikationsmodul für die Kommunikation mit dem Mobilgerät 200 umfassen. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul ähnlich implementiert sein wie ein Kommunikationsmodul 26 einer Vorrichtung 20 aus 2a.
Das Bereitstellen 120 des modulierten Magnetfelds kann beispielsweise ein Bereitstellen eines Steuersignals für ein Sendemodul umfassen. Beispielsweise kann das Steuersignal eine Steuersignal dazu ausgelegt sein, eine Bestromung eines Elektromagneten zu steuern. Beispielsweise kann das Sendemodul 12 einen Elektromagneten (etwa einen Elektromagneten mit einem Ferritkern) umfassen, oder das Sendemodul 12 kann ausgebildet sein zur Bestromung oder Steuern einer Stromversorgung eines Elektromagneten. Beispielsweise kann das Bereitstellen 120 des modulierten Magnetfelds ein Steuern einer Bestromung zumindest eines Teils von Wicklungen eines Elektromagneten umfassen, etwa eines Elektromagneten eines Kommunikationsmoduls des Fahrzeugs zur Kommunikation mit einem Fahrzeugschlüssel.
Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 ferner ein Kommunikationsmodul zur Kommunikation mit einem Fahrzeugschlüssel umfassen. Das Sendemodul 12 kann beispielsweise zumindest einen Teil der Wicklungen einer Spule des Kommunikationsmoduls des Fahrzeugs nutzen. Beispielsweise kann das Bereitstellen 120 das modulierte Magnetfeld über zumindest einen Teil der Wicklungen der Spule des Kommunikationsmoduls des Fahrzeugs bereitstellen. Beispielsweise kann die Spule des Kommunikationsmoduls einen Mittelabgriff umfassen, um das Sendemodul mit zumindest einem Teil der Wicklungen der Spule zu verbinden.
Um das Magnetfeld zu erzeugen, kann es Fahrzeugseitig eine entsprechende Vorrichtung geben. Ein Magnetfeld wird etwa durch Bestromung einer Spule erzeugt. Durch Nutzung eines Ferritkerns kann die Wirkung durch die Magnetisierung des Kerns vorteilhaft verstärkt werden. In hands free entry/go Systemen sind bereits Antennen verbaut, die Magnetfelder erzeugen. Diese sind allerdings häufig für einen Betrieb bei 125kHz ausgelegt. Die Sendeantenne besteht daher aus einer Spule, einem ohmschen Widerstand und einer Kapazität, die gemeinsam einen Schwingkreis bilden, der eine Resonanz bei 125kHz aufweist. Um die gleiche Antenne für die hier genannte Anwendung im extrem viel kleineren Frequenzbereich (Hz statt kHz) nutzen zu können, können zumindest manche Ausführungsbeispiele einen Mittelabgriff einer Antenne für den Schlüsselfreien Zugang nutzen, so dass die Spule des Schwingkreises separat zugänglich ist und also mit den deutlich niederfrequenteren Signalen I(t) beaufschlagt werden kann. Die Treiberschaltung zur Erzeugung des Stromes I(t) durch die Sendeantenne kann etwa durch eine einfache H-Brückenschaltung erfolgen, die die Spule je nach Polarität des jeweiligen Bits aus der Codesequenz mal in die eine mal in die andere Richtung bestromen kann, wodurch das so erzeugte Magnetfeld im Takt der einzelnen Bits sein Vorzeichen ändert, was dann vom Smartphone als S(t) gemessen werden kann.
Beispielsweise kann das Bereitstellen 120 das modulierte Magnetfeld so bereitstellen, dass basierend auf der vordefinierten Codesequenz eine Feldstäre (Amplitude) und/oder eine Polarität des Magnetfelds moduliert wird. Beispielsweise kann die Modulation des modulierten Magnetfelds auf einer Feldstärken-Modulation und/oder auf einer Polaritäts-Modulation basieren. Beispielsweise kann die Codesequenz einer binären Sequenz entsprechen, also einer Aneinanderreihung von Zuständen, wobei die Zustände (genau) einen ersten Wert (etwa 1) und einen zweiten Wert (etwa 0 oder -1) umfassen. Alternativ kann die Codesequenz einer ternären oder höherwertigen Sequenz entsprechen. Beispielsweise kann das Bereitstellen 120 das modulierte Magnetfeld bereitstellen, nachdem die Information über die Präsenz des Mobilgeräts erhalten wurde.
Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz gegenüber anderen Sequenzen, etwa gegenüber der in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz, verbesserte Autokorrelationseigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz kleinere Nebenmaxima (Nebenkeulen) aufweisen als Autokorrelationsfunktionen anderer Codesequenzen. Beispielsweise kann ein Faktor zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima der Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz größer als 4 (oder größer als 5, größer als 8, größer als 10) sein. Beispielsweise kann der Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima der Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz wenigstens 2 mal so groß (oder wenigstens 3 mal so groß, wenigstens 4 mal so groß) sein wie bei der in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Beispielsweise kann die in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierende Codesequenz einer binären Codesequenz entsprechen, die für n ≥ 1 alle n Stellen zwischen einem ersten Binärzustand und einem zweiten Binärzustand wechselt.
Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz eine Länge von mindestens 8 (oder mindestens 10, mindestens 16, mindestens 24, mindestens 30, mindestens 40) Stellen aufweisen. Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz eine Länge von höchstens 64 (oder höchstens 48, oder höchstens 40, oder höchstens 32) aufweisen.
Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz auf zumindest einem Barker-Code basieren. Beispielsweise kann die Codesequenz ein Barker-Code sein, ein oder mehrere Barker-Codes umfassen und/oder aus einer Aneinanderreihung von Barker-Codes bestehen. Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz mehrere aufeinanderfolgende Barker-Codes umfassen. Beispielsweise kann die vordefinierte Codesequenz eine Aneinanderreihung und/oder Wiederholung ein- oder mehrere Barker-Codes umfassen, um eine vordefinierte Code-Sequenz-Länger zu erhalten. Beispielsweise kann zumindest eine Teilmenge der Barker-Codes innerhalb der vordefinierten Codesequenz eine invertierte Polarität aufweisen.
Wegen der (im Vergleich zur Empfangssensorik in UIDs von typischen keyless entry Systemen) sehr eingeschränkten Empfangssensitivität des Sensors im Smartphone kann eine geeignete Signalcodierung gewählt werden. Die Nutzung einer Barker-Kodierung (etwa als vordefinierte Codesequenz), die besonders geeignete Autokorrelationseigenschaften aufweist, dient beispielsweise der Überprüfung des Vorliegens eines ggfls. im Rauschen vergrabenen Empfangssignals. Das vom Smartphone empfangene/gemessene Signal S(t) kann - vorzugsweise nach einer Vorfilterung (z.B. Entfernung von DC Anteilen) - mit der vom Fahrzeug durch die vorgegebene Bestromung I(t) (etwa basierend auf einer vordefinierten Codesequenz) der Sendespulen gesendeten Signal korreliert (Kreuzkorrelation) werden und das Ergebnis der Korrelation kann auf die Merkmale hin überprüft werden, die auf die Existenz des vom Fahrzeug mittels I(t) gesendeten Magnetfeldsignals hinweisen. Diesbezüglich. sind beispielsweise zu benennen:

a) Das quantitative Ergebnis der Korrelation (→ Signalschwellwert)
b) Die Synchronizität (also die zeitliche Gleichheit) der Peakwerte der Korrelation → Toleranzgrenze des zeitlichen Versatzes zwischen Fahrzeugseitigem gesendeten I(t) und Smartphoneseitigem empfangenen S(t). Hierzu ist beispielsweise die Nutzung von Zeitstempeln zu jedem Messwert von S(t) vorzusehen. Weiterhin ist hierzu vorzugsweise eine zeitliche Synchronisierung zwischen Fahrzeug und Smartphone nutzbar.

Die Anzahl der Barker-Codes ist begrenzt. Es gibt Barker-Codes nur mit einer Signallänge von maximal 13 Bit. Um höhere Reichweiten zwischen Fahrzeug und Smartphone zu erreichen, kann es notwendig sein, die Signallänge größer zu machen. Hierzu können beispielsweise mehrere Barker-Codes (vordefinierte Codesequenzen) sequentiell aneinandergehängt werden. Beispielsweise können die aneinandergehängten Barker-Codes (vordefinierten Codesequenzen) in ihrer Polarität invertiert werden, so dass für die Dauer der Messung kein DC Anteil (Gleichanteil) entsteht.
Beispiel: Es wird ein Barker-Code der Länge 5 gewählt. Dafür gilt: $B 5 = [111 - 11]$
Das an das Fahrzeug gesendete Signal - also letztlich der durch die Sendespule fließende Strom I(t) - soll aber eine Länge von beispielsweise 20bit haben. Gewählt werden kann nun also $\begin{matrix} Codefolge = [\begin{matrix} B 5 - B 5 & B 5 - B 5 \end{matrix}] \\ = [\begin{matrix} 111 & - 11 & - 1 - 1 - 11 - 1 & 111 & \begin{matrix} - 11 & - 1 - 1 - 11 - 1 \end{matrix} \end{matrix}] \end{matrix}$
Der Fahrzeugseitige Sendestrom I(t) kann dadurch festgelegt werden. Beispielsweise kann gelten $I (t) = Proportionalitätsfaktor * Codefolge$
Wobei jedes Bit eine vorgegebene Dauer T_bit (eine Dauer eines Magnetfeldzustands) haben kann, auf die später eingegangen wird.
Beispielsweise kann das Bereitstellen 120 das modulierte Magnetfeld so bereitstellen, dass das modulierte Magnetfeld eine Folge von Magnetfeldzuständen basierend auf der Codesequenz aufweist. Beispielsweise kann eine Codestelle der vordefinierten Codesequenz einem Zustand des modulierten Magnetfelds zu einem (durch die Position der Codestelle innerhalb der vordefinierten Codesequenz) vordefinierten Zeitpunkt entsprechen. Beispielsweise kann das Bereitstellen 120 das modulierte Magnetfeld bei einer binären vordefinierten Codesequenz so bereitstellen, dass einer der zwei möglichen Werte von Codestellen der vordefinierten Codesequenz durch Änderung des Magnetfeldzustands ausgedrückt wird und der andere der zwei möglichen Werte durch bestehen bleiben des Magnetfeldzustands. Alternativ kann das Bereitstellen 120 das modulierte Magnetfeld bei einer binären vordefinierten Codesequenz so bereitstellen, dass einer der zwei möglichen Werte von Codestellen der vordefinierten Codesequenz durch einen ersten Magnetfeldzustand ausgedrückt wird und der andere der zwei möglichen Werte durch einen zweiten Magnetfeldzustand ausgedrückt wird.
Beispielsweise kann eine zeitliche Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen größer als 1 Millisekunde (oder größer als 2 Millisekunden, größer als 5 Millisekunden, größer als 10 Millisekunden, größer als 15 Millisekunden, größer als 20 Millisekunden) sein.
Wegen der (im Vergleich zur Empfangssensorik in UIDs (Fahrzeugschlüsseln) von typischen keyless entry Systemen) sehr eingeschränkten Abtastrate des Sensors im Smartphone, der typischerweise (nur) der Kompassfunktion im Smartphone dient und der mit Abtastraten von ca. 50Hz..200Hz abgefragt werden kann, kann beispielsweise ein entsprechend langsames Ansteuersignal der Sendeantennen erzeugt werden. Gleichzeitig kann etwa berücksichtigt werden, dass der Sensor im Smartphone im Wesentlichen das recht starke Erdmagnetfeld misst und so durch eine Bewegung des Nutzers große niederfrequente Signaländerungen entstehen können. Auch aus diesem Grund kann eine geeignete Signalcodierung gewählt werden, etwa durch Codesequenzen mit vorteilhaften Autokorrelationseigenschaften, wie etwa Barker-Codes.
Aufgrund der limitierten Abtastrate (ca. 100Hz; also 10ms pro Abtastwert) kann eine andere Fahrzeugseitige Signalerzeugung nötig sein, als dies bei herkömmlichen Schlüsselfreien Zugangs-Systemen (Kessy) der Fall ist, bei denen ein Magnetfeld mit einer Frequenz von 125kHz erzeugt wird. Die hier vorliegende Begrenzung auf Abtastraten von ca. 100Hz führt dazu, dass die Bitdauer so gewählt wird, dass mindestens 1 Abtastwert (vorzugsweise 2..4) pro Bit verwendet werden können. Die Bitdauer liegt in manchen Ausführungsbeispielen bei mindestens 10ms bzw. vorzugsweise bei 20ms .. 40ms.
Da die Reaktionszeit (Nutzer greift in den Türgriff) der Authentifizierungsüberprüfung (inklusive der Lokalisierung) schnell erfolgen soll, kann das durch I(t) erzeugte Fahrzeugseitige Sendesignal möglichst kurz sein. Um eine große Reichweite zu erzielen kann es andererseits möglichst viele Bits in der Codesequenz geben. Der geeignete Kompromiss kann darin bestehen, die Bitzeit T_bit möglichst kurz zu wählen (z.B. 30ms) und die Anzahl der Bits auf ca. 30 zu begrenzen, so dass eine Signaldauer von unter 1 Sekunde erreicht wird.
Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen 130 einer Position des Mobilgeräts 200 relativ zum Fahrzeug 100 basierend auf dem modulierten Magnetfeld. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 die Position des Mobilgeräts innerhalb des Fahrzeugs oder in einer Umgebung um das Fahrzeug bestimmen. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts 200 bestimmen, ob sich das Mobilgerät 200 im Fahrzeug befindet. Zusätzlich oder alternativ des kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts 200 bestimmen, ob sich das Mobilgerät 200 außerhalb des Fahrzeugs in einer (unmittelbaren) Umgebung des Fahrzeugs befindet.
Beispielsweise kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts 200 ein Empfangen von Magnetfeldsensordaten des Mobilgeräts 200 von dem Mobilgerät 200 umfassen. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 die Position des Mobilgeräts 200 basierend auf einem Vergleich der vordefinierten Codesequenz mit den empfangenen Magnetfeldsensordaten feststellen. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 die von dem Mobilgerät empfangenen (und durch das Mobilgerät gemessene) Magnetfeldsensordaten mit der Codesequenz vergleichen (etwa mit basierend auf der vordefinierten Codesequenz erwarteten Magnetfeldsensordaten korrelieren) um die Position des Mobilgeräts zu bestimmen. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 ferner ein Filtern der Magnetfeldsensordaten umfassen, etwa um einen Gleichanteil zu reduzieren oder zu entfernen. Beispielsweise können die von dem Mobilgerät empfangenen Magnetfeldsensordaten durch das Mobilgerät gemessenen Magnetfeldsensordaten entsprechen. Beispielsweise können die von dem Mobilgerät empfangenen Magnetfeldsensordaten ferner einen Zeitstempel umfassen. Das Bestimmen 130 kann zum Bestimmen der Position des Mobilgeräts beispielsweise einen zeitlichen Versatz zwischen dem Bereitstellen 120 des modulierten Magnetfelds und dem Messen des modulierten Magnetfelds durch das Mobilgerät 200 basierend auf dem Zeitstempel bestimmen.
Beispielsweise kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts auf einer Feldstärke des modulierten Magnetfelds bei einem Erfassen durch das Mobilgerät 200 basieren. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 der Position basierend auf einem Vergleich der Feldstärke des modulierten Magnetfelds mit einem Schwellenwert bestimmen, ob sich das Mobilgerät im Fahrzeug befindet oder ob sich das Mobilgerät außerhalb des Fahrzeugs, aber in der Umgebung des Fahrzeugs befindet. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts auf einem zeitlichen Versatz zwischen dem Bereitstellen 120 des modulierten Magnetfelds und dem Erfassen des modulierten Magnetfelds durch das Mobilgerät 200 basieren. Beispielsweise kann aus dem zeitlichen Versatz auf eine Distanz zwischen Sendemodul und Mobilgerät geschlossen werden. Beispielsweise kann das Sendemodul verschiedene Teilmodule für einen Innenraum des Fahrzeugs und für eine Umgebung um das Fahrzeug umfassen. Das Bereitstellen 120 des modulierten Magnetfelds kann beispielsweise unterschiedliche modulierte Magnetfelder für den Innenraum und für die Umgebung um das Fahrzeug umfassen, etwa basierend auf unterschiedlichen vordefinierten Codesequenzen. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 die Position des Mobilgeräts basierend auf den unterschiedlichen Codesequenzen (und etwa basierend auf den empfangenen/gemessenen Feldstärken der modulierten Magnetfelder) basieren.
Beispielsweise können Magnetfeldsensordaten Sensordaten über das modulierte Magnetfeld separat für drei zueinander orthogonale Richtungen umfassen. Beispielsweise kann das Vergleichen das gemessene modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen mit der vordefinierten Codesequenz vergleichen. Beispielsweise kann das Vergleichen eine Korrelation der Magnetsensordaten mit der vordefinierten Codesequenz separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen berechnen (und etwa die Ergebnisse der drei Korrelationen kombinieren). Alternativ können lediglich Korrelation von einer oder zwei der drei zueinander orthogonalen Richtungen für den Vergleich berücksichtigt werden.
Beispielsweise kann die Korrelation im Fahrzeug berechnet werden. Hierzu übermittelt das Smartphone die gemessenen Werte S(t) - etwa bestehend aus den orthogonalen Anteilen Hx(t), Hy(t), Hz(t) - an das Fahrzeug. Der Vorteil hiervon liegt in einer höheren Sicherheitsschwelle gegen potentielle Angriffe auf das System, weil der Angreifer auf diese Weise gezwungen ist, das vom Fahrzeug erzeugte Magnetfeld in unmittelbarer Näher des berechtigen Smartphones nachzubilden. In der erstgenannten Variante könnte eine Malware im Smartphone diesbezüglich diesen Aufwand ggfls. umgehen.
Beispielsweise kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts 200 (etwa das Vergleichen der empfangenen Magnetfeldsensordaten mit der vordefinierten Codesequenz) beginnen, während das modulierte Magnetfeld bereitgestellt 120 wird.
Beispielsweise kann die Reaktionszeit weiter verkürzt werden, indem während der Signalfolge bereits Korrelationen berechnet werden. Wenn das Smartphone nämlich nah an der Sendeantenne ist, dann kann mit wenigen Bits bereits erkannt werden, dass die Lokalisierungsbedingung erfüllt ist und der Prozess muss möglicherweise nicht mehr vollständig durchlaufen werden.
Alternativ kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts 200) ein Empfangen einer Bestätigung über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz von dem Mobilgerät 200 umfassen. Beispielsweise kann der Vergleich des empfangenen modulierten Magnetfelds von dem Mobilgerät 200 durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Korrelation von I(t) und S(t) im Smartphone berechnet werden. Hierzu können dem Smartphone beispielsweise zuvor die Information zu I(t) übermittelt werden.
Beispielsweise kann ein Sensormodul des Mobilgeräts 200 für das modulierte Magnetfeld eine maximale zeitliche Abtastrate aufweisen. Beispielsweise kann der Verfahren ferner Erhalten von Information über die maximale zeitliche abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts 200 umfassen. Beispielsweise kann die maximale zeitliche Abtastrate unter 200 Hz (oder unter 150 Hz, unter 100 Hz, unter 50 Hz) liegen.
Beispielsweise kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts 200 auf einem Verhältnis zwischen einer zeitlichen Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen und der maximalen Abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts 200 basieren. Beispielsweise kann das Bestimmen 130 der Position des Mobilgeräts 200 ein Normalisieren von von dem Mobilgerät 200 empfangenen Magnetfeldsensordaten basierend auf der maximalen Abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts 200 umfassen.
Um die Schwellwerte (siehe Merkmal 1b) über die Vielzahl möglicher Smartphones identisch zu halten und so den Aufwand für evtl. Kalibrierungen zu eliminieren, kann bei der Kreuzkorrelation beispielsweise die Abtastrate berücksichtigt werden. Das Signal S(t) kann hierzu durch die jeweils nutzbare Abtastrate dividiert werden, bevor es in der Kreuzkorrelation benutzt wird. Hierdurch kann eine Skalierung derart realisiert werden, dass die Ergebnisse und Peakwerte (Spitzenwerte) der Kreuzkorrelationsfunktion unabhängig von der Abtastrate sind und so Schwellwerte unabhängig von der Wahl des Smartphones festgelegt werden können, ohne dass eine Geräteabhängige Kalibrierung notwendig ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die zeitliche Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen auf der maximalen zeitlichen Abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts 200 basieren. Beispielsweise kann das Bereitstellen 120 das modulierte Magnetfeld so bereitstellen, dass die zeitliche Dauer von Magnetfeldzuständen der Folge von Magnetfeldzuständen an die maximale zeitliche Abtastrate des Mobilgeräts 200 angepasst ist.
Beispielsweise kann das Sendemodul 12 einen Elektromagneten, etwa einen Elektromagneten mit einem Ferritkern umfassen. Beispielsweise kann das Sendemodul 12 eine steuerbare Stromquelle zur Ansteuerung eines Elektromagneten umfassen. Beispielsweise kann das Sendemodul 12 ausgebildet sein, um digitale (etwa binäre) Signale als moduliertes Magnetfeld auszugeben. Alternativ oder zusätzlich kann das Sendemodul 12 eine Verstärkerschaltung umfassen, die ausgelegt ist, um basierend auf dem Steuersignal des Kontrollmoduls einen Elektromagneten anzusteuern. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um das Steuersignal als digitales Signal (etwa mit digitalen Bitwerten) oder als analoge Spannung oder als analogen Strom bereitstellen.
In Ausführungsbeispielen kann die das Kontrollmodul 14 einem beliebigen Controller oder Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente entsprechen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 auch als Software realisiert sein, die für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. Insofern kann das Kontrollmodul 14 als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie Digitale Signalprozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessor eingeschränkt.
Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung des Kontrollmoduls 14 denkbar.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen könnte das Fahrzeug 100 beispielsweise einem Landfahrzeug, einem Wasserfahrzeug, einem Luftfahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Straßenfahrzeug, einem Auto, einem Geländefahrzeug, einem Kraftfahrzeug, oder einem Lastkraftfahrzeug entsprechen. Das Mobilgerät 200 kann beispielsweise einem Mobiltelefon, einem programmierbaren Mobiltelefon (auch engl. Smartphone), einem Tablet-Computer, einem am Körper tragbaren Gerät (auch engl. Wearable), einem Fitness-Überwachungsgerät (auch engl. Fitness Tracker) oder einer programmierbaren Uhr (auch engl. Smartwatch) entsprechen.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für ein Mobilgerät 200. Das Verfahren umfasst Messen 210 eines modulierten Magnetfelds. Das modulierte Magnetfeld wird von einem Fahrzeug 100 bereitgestellt (etwa von einer Vorrichtung 10 für das Fahrzeug 100 gemäß 1a). Das modulierte Magnetfeld ist basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert. Eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz weist einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima auf als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz. Das modulierte Magnetfeld und die vordefinierte Codesequenz können beispielsweise ähnlich implementiert sein wie das modulierte Magnetfeld und die vordefinierte Codesequenz, die im Zusammenhang mit 1 eingeführt werden. 2a zeigt ein Blockdiagramm einer entsprechenden Vorrichtung 20 für das Mobilgerät 200. Die Vorrichtung 20 umfasst ein Sensormodul 22, ausgebildet zum Messen eines modulierten Magnetfelds. Die Vorrichtung 20 umfasst ferner ein Kontrollmodul 24, ausgebildet zum Steuern des Magnetfelds und zum Ausführen des Verfahrens aus 2. Die Vorrichtung 20 umfasst ferner ein Kommunikationsmodul 26, ausgebildet zur Kommunikation mit dem Fahrzeug 100. Ausführungsbeispiele schaffen ferner das Mobilgerät 200 umfassend die Vorrichtung 20. Die folgende Beschreibung bezieht sich sowohl auf das Verfahren von 2 als auch auf die Vorrichtung von 2a.
Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein Bereitstellen einer Signal-Boje (etwa über das Kommunikationsmodul 26) für das Fahrzeug umfassen. Beispielsweise kann das Mobilgerät das modulierte Magnetfeld als Antwort auf die Signal-Boje messen. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 26 ausgebildet sein, über Bluetooth (etwa Niedrigenergie-Bluetooth) zu kommunizieren.
Das Verfahren umfasst ferner Vergleichen 220a des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, zum Bestimmen von Information über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz und Bereitstellen 230a einer Bestätigung über den erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz für das Fahrzeug 100 (etwa über das Kommunikationsmodul 26). Das Vergleichen 220a des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie das Bestimmen der Position des Mobilgeräts 200 basierend auf einem Vergleich der vordefinierten Codesequenz mit den empfangenen Magnetfeldsensordaten des Verfahrens für das Fahrzeug aus 1.
Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein Empfangen von Information über die vordefinierte Codesequenz von dem Fahrzeug 100 umfassen, etwa über ein Kommunikationsmodul 26. Beispielsweise kann die Information über die vordefinierte Codesequenz die vordefinierte Codesequenz umfassen, oder einen Verweis auf die vordefinierte Codesequenz. Beispielsweise kann die Vorrichtung 20 einen Speicher umfassen mit einer Mehrzahl von vordefinierten Codesequenzen und/oder einer Mehrzahl von vordefinierten Teilen (etwa Barker-Codes) von möglichen vordefinierten Codesequenzen. Das Verfahren kann beispielsweise ferner Berechnen der vordefinierten Codesequenz basierend auf der Information über die vordefinierte Codesequenz umfassen.
Alternativ umfasst das Verfahren ferner Bereitstellen 220b von Magnetfeldsensordaten über das gemessene modulierte Magnetfeld für das Fahrzeug 100 (etwa über das Kommunikationsmodul 26). Beispielsweise können die Magnetfeldsensordaten eine digitale oder analoge Repräsentation des über das Sensormodul 22 gemessenen Magnetfelds umfassen. Das gemessene Magnetfeld kann beispielsweise das Erdmagnetfeld überlagert mit dem modulierten Magnetfeld umfassen. Beispielsweise kann das Bereitstellen 220b die Magnetfeldsensordaten für das gemessene modulierte Magnetfeld ab einen Startzeitpunkt und/oder für einen definierten Zeitabschnitt für das Fahrzeug bereitstellen. Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein Erhalten von Information über den Startzeitpunkt oder von Information über den definierten Zeitabschnitt für das Bereitstellen der Magnetfeldsensordaten von dem Fahrzeug umfassen, etwa über das Kommunikationsmodul 26.
Beispielsweise kann das Vergleichen 220a des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz oder das Bereitstellen 220b der Magnetfeldsensordaten beginnen, während das modulierte Magnetfeld gemessen wird. Beispielsweise kann das Vergleichen 220a des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz oder das Bereitstellen 220b der Magnetfeldsensordaten beginnen, bevor das modulierte Magnetfeld vollständig gemessen wurde.
Beispielsweise kann die Reaktionszeit weiter verkürzt werden, indem während der Signalfolge bereits Korrelationen berechnet werden. Wenn das Smartphone nämlich nah an der Sendeantenne ist, dann kann mit wenigen Bits bereits erkannt werden, dass die Lokalisierungsbedingung erfüllt ist und der Prozess muss möglicherweise nicht mehr vollständig durchlaufen werden.
Beispielsweise kann das Sensormodul 22 einen Magnetfeldsensor, etwa einen Hall-Sensor, umfassen. Beispielsweise kann das Sensormodul 22 ausgebildet sein, um das von dem Fahrzeug 100 bereitgestellte modulierte Magnetfeld zu messen. Beispielsweise kann das Sensormodul 22 einem Kompassmodul des Mobilgeräts 200 entsprechen. Das Kompassmodul kann ausgebildet sein, um das modulierte Magnetfeld separat in drei zueinander orthogonalen Richtungen zu messen.
Beispielsweise kann das Vergleichen (etwa das Vergleichen des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz der 1 und/oder 2) das gemessene modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen mit der vordefinierten Codesequenz vergleichen. Alternativ können die bereitgestellten Magnetfeldsensordaten Sensordaten über das modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen umfassen. Dies kann beispielsweise eine erhöhte Sicherheitsschwelle gegenüber Angriffen auf das System ermöglichen.
Beispielsweise kann das Kontrollmodul 24 ausgebildet sein, um das gemessene modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen mit der vordefinierten Codesequenz zu vergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kontrollmodul 24 ausgebildet sein, um die Magnetfeldsensordaten so bereitzustellen, dass die Magnetfeldsensordaten Sensordaten über das modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen umfassen.
Die Kompass-/Magnetfeldsensorik in einem Smartphone weist meist einen dreiachsigen Sensor auf, der die 3 orthogonalen Magnetfeldanteile Hx, Hy, Hz separat misst. Diese drei Signalanteile beschreiben zusammen das vom Smartphone empfangene Signal S(t)=[Hx, Hy, Hz]. Dies sorgt dafür, dass die Lage des Smartphones für diese Lokalisierungsaktivität belanglos ist, weil die Lage eben nur Gleichanteile in S(t) einbringt, die ohnehin irrelevant sind.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen können, falls S(t) aus Hx, Hy, Hz besteht, diese einzelnen Komponenten jeweils einzeln mit dem Sendesignal I(t) (bzw. der zugehörigen Codefolge) korreliert werden. Es kann etwa zuvor keine Betragsberechnung erfolgen. Die Ergebnisse der einzelnen Korrelationen können dann z.B. additiv zusammengeführt werden. Es ist darüber hinaus aber auch eine Bewertung der Einzelergebnisse möglich sein, etwa basierend auf dem quantitativen Ergebnis der Korrelation (→ Signalschwellwert) oder der Synchronizität.
In Ausführungsbeispielen kann die das Kontrollmodul 24 einem beliebigen Controller oder Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente entsprechen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 24 auch als Software realisiert sein, die für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. Insofern kann das Kontrollmodul 24 als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie Digitale Signalprozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessor eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung des Kontrollmoduls 24 denkbar.
In Ausführungsbeispielen kann das Kommunikationsmodul 26 typische Sender- bzw. Empfängerkomponenten enthalten. Darunter können beispielsweise ein oder mehrere Antennen, ein oder mehrere Filter, ein oder mehrere Mischer, ein oder mehrere Verstärker, ein oder mehrere Diplexer, ein oder mehrere Duplexer, usw. fallen. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul 26 ausgebildet sein, um verschlüsselt mit dem Fahrzeug 100 zu kommunizieren.
Mehr Details und Aspekte des Verfahrens für das Mobilgerät und/oder der Vorrichtung 20 werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1 und 1a) beschrieben wurden. Das Verfahren für das Mobilgerät und/oder Vorrichtung 20 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein System mit einem Fahrzeug 100 mit einer Vorrichtung 10 gemäß 1a und einem Mobilgerät 200 mit einer Vorrichtung 20 gemäß 2a.
Das beschriebene Verfahren kann es beispielsweise erlauben, den Magnetfeldsensor (Kompasssensor) im Smartphone für Lokalisierungszwecke im Rahmen eines hands-free entry/go Systems zu nutzen. Die beschrieben Lösung kann eine hohe bzw. skalierbar Reichweite zwischen Smartphone und Fahrzeug ermöglichen. Sie ist in zumindest manchen Ausführungsbeispielen robust gegen übliche Bewegungen eines Nutzers und gegen den Einfluss des Erdmagnetfeldes. Sie kann etwa die Limitierungen wie Abtastrate und Sensitivität des Magnetfeldsensors im Smartphone berücksichtigen und kann eine Veränderung im Bauraum und Kosten so niedrig wie möglich zu halten. Zumindest manche Ausführungsbeispiele ermöglichen eine Nutzung für eine große Vielzahl von Smartphones, wobei der administrative Aufwand dazu minimiert ist (z.B. keine Kalibrierung).
3 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels, in dem ein Nutzer auf seinem Smartphone 200 eine Berechtigung für das Fahrzeug 100 installiert hat. Er nutzt die „DigitalKey“ App, die beispielsweise automatisch immer im Hintergrund laufen kann. Das Smartphone kann ausgebildet sein, um im Hintergrund zyklisch kurze Beacon-Signale (Bojen-Signale) auf Basis von BluetoothLowEnergy (BLE, Niedrigenergie-Bluetooth) zu senden.
Das Fahrzeug kann etwa ausgebildet sein, um permanent zu horchen, ob ein ihm bekanntes Smartphone in Funkreichweite ist, also etwa ob ein entsprechendes BLE Beacon erkannt wurde. Der Nutzer kann sich mit seinem Smartphone (in der Tasche) seinem Fahrzeug nähern.
Das Fahrzeug kann ausgebildet sein, um den BLE-Beacon zu erkennen und darauf basierend eine Kommunikation zwischen Smartphone und Fahrzeug zu starten, die nun in kurzen Zyklen schnell miteinander sprechen können.
Der Nutzer (mit seinem Smartphone in der Tasche) kann in den Türgriff greifen. Das Fahrzeug kann ausgebildet sein, um den Kundenwusch, dass das Fahrzeug entriegelt werden soll zu erkennen und startet den Authentifizierungsprozess. Wenn eine Authentifizierung durch den regulären UID (Fahrzeugschlüssel) fehlschlägt, kann das Fahrzeug ausgebildet sein, um eine Überprüfung zu starten, ob ein gültiger Digital Key in der Nähe ist.
Hierzu kann nun folgendes geschehen. Das Smartphone und das Fahrzeug können sich synchronisieren (das könnte ggfls. bereits vorher erfolgen). Das Fahrzeug kann dem Smartphone mitteilen, dass nun die Erzeugung des Magnetfeldsignals gestartet wird, etwa in einem Abdeckungsbereich 300 einer nach außen wirksamen Sendeantenne. Das Fahrzeug startet die Bestromung I(t) der seitlichen/nach außen wirksamen Sendeantenne.
Das Smartphone kann ausgebildet sein, um mit maximaler Abtastrate den Magnetfeldsensor im Smartphone auszulesen (alle 3 Komponenten Hx, Hy, Hz) und die Daten an das Fahrzeug zu schicken, etwa (vorzugsweise) verschlüsselt.
Das Fahrzeug kann ausgebildet sein, um diese vom Smartphone gemessenen Daten zu empfangen und diese mit dem selbst erzeugten Signal (definiert durch I(t) zu korrelieren).
Das Fahrzeug kann ausgebildet sein um zu überprüfen, ob das Smartphone das von ihm gesendete Magnetfeldsignal gemessen hat. Wenn das der Fall ist, dann ist das Smartphone in definierter und begrenzter Nähe zum Fahrzeug.
Beispielsweise können die Anforderungen einer Applikation für den Außenraum (Exit/Entry) sein:

■ Reichweite (Smartphone in Jacken-/Hosentasche)
- ◯ Sichere <Erkennung>: d=0...0.8m
- ◯ Sichere <Nicht-Erkennung>: d > 1.5m
■ Reaktionsgeschwindigkeit: <1s

Die Überprüfung der Credentials (Zugangsdaten, also ob das Smartphone über einen gültigen Digital Key verfügt) kann auf dem Funkkanal in üblicher Art und Weise erfolgen (z.B. challenge/response, Aufforderung-Antwort). Wenn alle Bedingungen erfüllt sind, entriegelt das Fahrzeug, so dass der Nutzer das Fahrzeug öffnen kann. Ähnliches gilt für das Verriegeln.
Mehr Details und Aspekte des Verfahrens werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1 bis 2a) beschrieben wurden. Das Verfahren kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
4 zeigt ein Diagramm eines weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiels zur Erteilung einer Fahrberechtigung für einen Nutzer mit einem Smartphone hat der Nutzer auf seinem Smartphone 200 eine Berechtigung für das Fahrzeug 100. Er kann die „DigitalKey“ App nutzen, die etwa automatisch immer im Hintergrund läuft. Der Nutzer ist bereits eingestiegen. Es besteht beispielsweise eine Funkverbindung zwischen Smartphone (in der Tasche des Nutzers, oder abgelegt im Fahrzeug-Innenraum) und Fahrzeug.
Der Nutzer kann auf die Start/Stop Taste drücken. Das Fahrzeug kann den Kundenwusch erkennen, dass das Fahrzeug gestartet werden soll und startet den Authentifizierungsprozess. Wenn eine Authentifizierung durch den regulären UID fehlschlägt (oder wenn zuvor über den Digital Key entriegelt wurde), kann das Fahrzeug ausgebildet sein, um eine Überprüfung, ob ein gültiger Digital Key in der Nähe, konkret im Fahrzeug-Innenraum, ist, zu starten.
Hierzu kann nun folgendes geschehen. Das Smartphone und das Fahrzeug können sich synchronisieren (das könnte ggfls. bereits vorher erfolgen). Das Fahrzeug kann dem Smartphone mitteilen, dass nun die Erzeugung des Magnetfeldsignals gestartet wird, etwa in einem Abdeckungsbereich 400 einer nach innen liegenden Sendeantenne. Das Fahrzeug startet die Bestromung I(t) der innen liegenden Sendeantenne.
Das Smartphone kann ausgebildet sein, um mit maximaler Abtastrate den Magnetfeldsensor im Smartphone auszulesen (alle 3 Komponenten Hx, Hy, Hz) und die Daten an das Fahrzeug zu schicken, etwa (vorzugsweise) verschlüsselt.
Das Fahrzeug kann ausgebildet sein, um diese vom Smartphone gemessenen Daten zu empfangen und diese mit dem selbst erzeugten Signal (definiert durch I(t) zu korrelieren).
Das Fahrzeug kann ausgebildet sein, um zu überprüfen, ob das Smartphone das von ihm gesendete Magnetfeldsignal gemessen hat, insbesondere, ob die Signalstärke der Korrelation einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, anhand dessen auch eine Innen/Außenraumdifferenzierung erfolgen kann.
Wenn der Digital Key als Innenliegend erkannt wurde kann die Lokalisierungsbedingung als erfüllt gelten. Die Überprüfung der Credentials (also ob das Smartphone über einen gültigen Digital Key verfügt) kann auf dem Funkkanal in üblicher Art und Weise (z.B. challenge/response) erfolgen. Wenn alle Bedingungen erfüllt sind, startet das Fahrzeug, so dass der Nutzer mit dem Fahrzeug fahren kann.
Mehr Details und Aspekte des Verfahrens werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1 bis 3) beschrieben wurden. Das Verfahren kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiele ist auch ein digitales Speichermedium, das maschinen- oder computerlesbar ist, und das elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente so zusammenwirken können, dass eines der oben beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung für ein Fahrzeug
12: Sendemodul
14: Kontrollmodul
20: Vorrichtung für ein Mobilgerät
22: Sensormodul
24: Kontrollmodul
26: Kommunikationsmodul
100: Fahrzeug
110: Erhalten von Information über Präsenz von Mobilgerät
120: Bereitstellen eines modulierten Magnetfelds
130: Bestimmen einer Position des Mobilgeräts
200: Mobilgerät
210: Messen eines modulierten Magnetfelds
220a: Vergleichen des modulierten Magnetfelds
220b: Bereitstellen von Magnetfeldsensordaten
230a: Bereitstellen einer Bestätigung
300: Abdeckungsbereich des modulierten Magnetfelds
400: Abdeckungsbereich des modulierten Magnetfelds

Claims

Verfahren für ein Fahrzeug (100), das Verfahren umfassend: Erhalten (110) von Information über eine Präsenz eines Mobilgeräts (200) in einer Umgebung des Fahrzeugs (100); Bereitstellen (120) eines modulierten Magnetfelds, basierend auf der Information über die Präsenz des Mobilgeräts (100), wobei das modulierte Magnetfeld basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert wird, wobei eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima aufweist als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz; und Bestimmen (130) einer Position des Mobilgeräts (200) relativ zum Fahrzeug (100) basierend auf dem modulierten Magnetfeld.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die vordefinierte Codesequenz auf zumindest einem Barker-Code basiert.
Das Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vordefinierte Codesequenz mehrere aufeinanderfolgende Barker-Codes umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen (120) das modulierte Magnetfeld so bereitstellt, dass das modulierte Magnetfeld eine Folge von Magnetfeldzuständen basierend auf der Codesequenz aufweist, und wobei eine zeitliche Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen größer als 1 Millisekunde ist.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen (120) das modulierte Magnetfeld so bereitstellt, dass das modulierte Magnetfeld eine Folge von Magnetfeldzuständen basierend auf der Codesequenz aufweist, wobei ein Sensormodul des Mobilgeräts (200) für das modulierte Magnetfeld eine maximale zeitliche Abtastrate aufweist, und wobei das Bestimmen (130) der Position des Mobilgeräts (200) auf einem Verhältnis zwischen einer zeitlichen Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen und der maximalen Abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts (200) basiert, und/oder wobei die zeitliche Dauer eines Magnetfeldzustands der Folge von Magnetfeldzuständen auf der maximalen zeitlichen Abtastrate des Sensormoduls des Mobilgeräts (200) basiert.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) der Position des Mobilgeräts (200) ein Empfangen einer Bestätigung über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz von dem Mobilgerät (200) umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) der Position des Mobilgeräts (200) ein Empfangen von Magnetfeldsensordaten des Mobilgeräts (200) von dem Mobilgerät (200) umfasst, und wobei das Bestimmen (130) die Position des Mobilgeräts (200) basierend auf einem Vergleich der vordefinierten Codesequenz mit den empfangenen Magnetfeldsensordaten feststellt.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modulation des modulierten Magnetfelds auf einer Feldstärken-Modulation basiert, und/oder wobei die Modulation des modulierten Magnetfelds auf einer Polaritäts-Modulation basiert, und/oder wobei das Bestimmen (130) die Position des Mobilgeräts innerhalb des Fahrzeugs oder in einer Umgebung um das Fahrzeug bestimmt.
Verfahren für ein Mobilgerät (200), das Verfahren umfassend: Messen (210) eines modulierten Magnetfelds, wobei das modulierte Magnetfeld von einem Fahrzeug (100) bereitgestellt wird, und wobei das modulierte Magnetfeld basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert ist, wobei eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima aufweist als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz; und Vergleichen (220a) des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, zum Bestimmen von Information über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, und Bereitstellen (230a) einer Bestätigung über den erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz für das Fahrzeug (100), oder Bereitstellen (220b) von Magnetfeldsensordaten über das gemessene modulierte Magnetfeld für das Fahrzeug (100).
Das Verfahren für das Mobilgerät (200) gemäß Anspruch 9, wobei das Vergleichen (220a) des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz oder das Bereitstellen (220b) der Magnetfeldsensordaten beginnt, während das modulierte Magnetfeld gemessen wird.
Programm mit einem Programmcode zum Durchführen zumindest eines der Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Kontrollmodul oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Vorrichtung (10) für ein Fahrzeug, umfassend ein Sendemodul (12), ausgebildet zum Bereitstellen eines modulierten Magnetfelds; und ein Kontrollmodul (14), ausgebildet zum: Erhalten von Information über eine Präsenz eines Mobilgeräts (200) in einer Umgebung des Fahrzeugs (100), Bereitstellen eines Steuersignals für das Sendemodul (12) basierend auf einer vordefinierten Codesequenz, so dass das modulierte Magnetfeld basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert wird, wobei eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima aufweist als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz, und Bestimmen einer Position des Mobilgeräts (200) relativ zum Fahrzeug (100) basierend auf dem modulierten Magnetfeld.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 12, wobei das Fahrzeug (100) ferner ein Kommunikationsmodul zur Kommunikation mit einem Fahrzeugschlüssel umfasst, wobei das Sendemodul (12) zumindest einen Teil der Wicklungen einer Spule des Kommunikationsmoduls des Fahrzeugs nutzt.
Vorrichtung (20) für ein Mobilgerät (200), die Vorrichtung umfassend: ein Sensormodul (22), ausgebildet zum Messen eines modulierten Magnetfelds, wobei das modulierte Magnetfeld von einem Fahrzeug (100) bereitgestellt wird, und wobei das modulierte Magnetfeld basierend auf einer vordefinierten Codesequenz moduliert ist, wobei eine Autokorrelationsfunktion der vordefinierten Codesequenz einen größeren Unterschied zwischen Hauptmaximum und Nebenmaxima aufweist als ein weiteres Hauptmaximum und weitere Nebenmaxima einer weiteren Autokorrelationsfunktion einer in gleichmäßigen Abständen zwischen zwei Zuständen alternierenden Codesequenz; und ein Kontrollmodul (24), ausgebildet zum: Steuern des Sensormoduls (22), Vergleichen des gemessenen modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, zum Bestimmen von Information über einen erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz, und zum Bereitstellen einer Bestätigung über den erfolgreichen Vergleich des modulierten Magnetfelds mit der vordefinierten Codesequenz für das Fahrzeug (100) über ein Kommunikationsmodul (26), oder zum Bereitstellen von Magnetfeldsensordaten über das gemessene modulierte Magnetfeld für das Fahrzeug (100) über das Kommunikationsmodul (26).
Die Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 14, wobei das Sensormodul (22) einem Kompassmodul des Mobilgeräts (200) entspricht, wobei das Kompassmodul ausgebildet ist, das modulierte Magnetfeld separat in drei zueinander orthogonalen Richtungen zu messen, und wobei das Kontrollmodul (24) ausgebildet ist, um das gemessene modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen mit der vordefinierten Codesequenz zu vergleichen, oder wobei das Kontrollmodul (24) ausgebildet ist, um die Magnetfeldsensordaten so bereitzustellen, dass die Magnetfeldsensordaten Sensordaten über das modulierte Magnetfeld separat für die drei zueinander orthogonalen Richtungen umfassen.