DE102017207830A1

DE102017207830A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Distanz

Info

Publication number: DE102017207830A1
Application number: DE102017207830.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Reisinger; Stefan Haller; Daniel Knobloch; Wolfgang Küchler; Frank Leong
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Continental Automotive GmbH; NXP BV
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Continental Automotive GmbH; NXP BV
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2018-09-27
Also published as: US10782397B2; CN109254282B; US20180275267A1; CN109254282A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine näherungsweise Bestimmung einer Distanz (d1 bis d6) zwischen einem Funkschlüssel (5), welcher einem Fahrzeug (1) zugeordnet ist, und einer Transceiveranordnung (2 bis 4), welche in oder an dem Fahrzeug (1) angeordnet ist. Im Rahmen eines Ranging-Cycles wird ein erster First Path bezüglich eines ersten Schwellwerts und ein zweiter First Path bezüglich eines höheren zweiten Schwellwerts ermittelt. Basierend auf dieser zweifachen First-Path-Ermittlung werden zwei Distanzen (d1 bis d3 und d4 bis d6) geschätzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung einer Distanz. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung einer Distanz zwischen einem Funkschlüssel, welcher einem Fahrzeug zugeordnet ist, und einer Transceiveranordnung, welche in oder an dem Fahrzeug angeordnet ist.
Es sind Funkschlüssel bekannt, welche auch Smart Keys genannt werden, und welche einen passiven Zugang zu einem Fahrzeug erlauben. Entsprechende Systeme sind insbesondere unter dem Namen PASE (Passive Start And Entry) oder PEPS (Passive Entry Passive Start) bekannt. Derartige Systeme erlauben es einem Nutzer insbesondere, dass zugehörige Fahrzeug zu öffnen und zu starten, wobei sich der Funkschlüssel beispielsweise in einer Hosentasche eines Nutzers befinden kann.
Es sind PASE-Systeme bekannt, welche mit unterschiedlichen Technologien ein Distance Bounding (unter Nutzung einer UWB-Technologie) und eine Lokalisierung (mit einer LF-Technologie) ermöglichen. Weiterhin gibt es bereits PASE-Systeme, welche für das Distance Bounding und die Lokalisierung eine UWB-Technologie einsetzen. Ferner ist es bekannt, eine Distanzbestimmung (ein Ranging mit einem sogenannten Ranging Schema, also Distanzbestimmungsverfahren) unter Nutzung einer UWB-Technologie durchzuführen, wobei eine First-Path-Erkennung durch schwellenbasierte Auswertung einer Kanal-Impulsantwort erfolgen kann (CIR = Channel Impulse Response).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine genaue und eine sichere Erkennung eines First-Paths ermöglichen, wobei eine Lokalisierung insbesondere unter Nutzung einer UWB-Technologie erfolgen soll, wofür ein geeignetes Protokoll definiert werden soll.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Distanz bereitgestellt. Die Distanz liegt dabei insbesondere zwischen einem Funkschlüssel, welcher einem Fahrzeug zugeordnet ist, und einer Transceiveranordnung, welche in oder an dem Fahrzeug angeordnet ist.
Unter dem Merkmal, dass der Funkschlüssel dem Fahrzeug zugeordnet ist, kann insbesondere verstanden werden, dass der Funkschlüssel dazu eingerichtet und bestimmt ist, das Fahrzeug insbesondere zu öffnen und zu starten. Weitere Funktionen, welche der Funkschlüssel in Bezug auf das Fahrzeug erfüllen kann, sind natürlich ebenfalls möglich. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Funkschlüssel um „den“ Funkschlüssel des Fahrzeugs, wobei der Funkschlüssel (Smart Key) einen passiven Zugang zu dem Fahrzeug erlaubt, insbesondere im Rahmen eines PASE-Systems oder eines PEPS-Systems.
Die Vorrichtung kann für die im Folgenden beschriebene Distanzbestimmung eine Steuerungseinheit aufweisen, welche insbesondere durch Software implementiert sein kann. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, einen ersten Schwellwert einer Korrelation zwischen einer auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden zweiten Nachricht zu definieren (Funktion a), und einen zweiten Schwellwert einer Korrelation zwischen der auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden dritten Nachricht zu definieren, wobei der zweite Schwellwert größer ist als der erste Schwellwert (Funktion b).
Durch ein Austauschen von Nachrichten zwischen der Transceiveranordnung und dem Funkschlüssel kann eine Distanz zwischen der Transceiveranordnung und dem Funkschlüssel ermittelt bzw. geschätzt werden. Dazu kann insbesondere eine mehrmalige Übertragung in mindestens eine Richtung und eine Übertragung in die andere Richtung erfolgen, wobei eine Berücksichtigung einer Angabe betreffend das Verhältnis zweier Zeitdifferenzen zur Laufzeitberechnung und damit zur Distanzberechnung erfolgen kann. Entsprechende Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2015 017 146 A1 , deren Inhalt vollumfänglich Teil der Offenbarung dieser neuen Anmeldung ist (incorporated by reference).
Bei der ersten Nachricht kann es sich beispielsweise um eine Nachricht handeln, welche von der Transceiveranordnung gesendet wird, insbesondere in Richtung des Funkschlüssels. Bei der zweiten Nachricht kann es sich beispielsweise um eine Nachricht handeln, welche von dem Funkschlüssel gesendet wird, insbesondere in Richtung der Transceiveranordnung. Der Funkschlüssel stellt gemäß diesem Beispiel einen externen ersten Sender dar. Der Funkschlüssel kann sich dabei beispielsweise in einer Tasche eines Nutzers des Funkschlüssels befinden. Bei der dritten Nachricht kann es sich beispielsweise um eine Nachricht handeln, welche von einem externen zweiten Sender gesendet wird. Der Begriff „Senden“ kann insbesondere im Zusammenhang mit der zweiten Nachricht und der dritten Nachricht auch beispielsweise eine Reflexion der ersten Nachricht umfassen. So kann es sich beispielsweise bei der dritten Nachricht um eine Reflexion der ersten Nachricht an einem Hindernis, z.B. einer Mauer, handeln.
Weiterhin ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die erste Nachricht mittels der Transceiveranordnung zu senden, welche in oder an einem Fahrzeug angeordnet ist (Funktion c).
Ferner ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die zweite Nachricht von dem externen ersten Sender mittels der Transceiveranordnung zu empfangen (Funktion d) und die dritte Nachricht von dem externen zweiten Sender mittels der Transceiveranordnung zu empfangen (Funktion e).
Außerdem ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, eine erste Korrelation zwischen der empfangenen zweiten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht zu bestimmen, wobei die bestimmte erste Korrelation den ersten Schwellwert überschreitet, nicht jedoch den zweiten Schwellwert (Funktion f), und eine zweite Korrelation zwischen der empfangenen dritten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht zu bestimmen, wobei die bestimmte zweite Korrelation den zweiten Schwellwert überschreitet (Funktion g).
Beispielsweise erwartet die Transceiveranordnung, nachdem von ihr aus die erste Nachricht gesendet worden ist, eine bestimmte Nachricht als Antwort von dem Funkschlüssel. Aus einer Übereinstimmung zwischen der erwarteten Nachricht von dem Funkschlüssel und den tatsächlich empfangenen Nachrichten (zweite Nachricht und dritte Nachricht) kann die Steuerungseinheit der Vorrichtung die erste Korrelation und die zweite Korrelation ermitteln.
Darüber hinaus ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, eine erste Entfernung zwischen dem ersten externen Sender und der Transceiveranordnung basierend auf einer Laufzeit der empfangenen zweiten Nachricht zu ermitteln (Funktion h), und eine zweite Entfernung zwischen dem zweiten externen Sender und der Transceiveranordnung basierend auf einer Laufzeit der empfangenen dritten Nachricht zu ermitteln (Funktion i).
Die vorliegende Erfindung ermöglicht insbesondere eine Trennung eines PASE-Verfahrens, welches insbesondere eine UWB-Technologie zum Senden der Nachricht(en) verwenden kann, in zwei Schritte. So wird in einem ersten Schritt eine genaue Lokalisierung ermöglicht, wobei die Sicherheit zugunsten der Genauigkeit eingeschränkt wird. Weiterhin wird in einem zweiten Schritt ein sicheres Distance Bounding ermöglicht, wobei die Genauigkeit zugunsten der Sicherheit eingeschränkt wird.
Eine Einstellung dieses Kompromisses zwischen Sicherheit und Genauigkeit wird durch eine geeignete Wahl der Schwellwerte für eine First-Path-Erkennung ermöglicht. So kann eine relativ hohe Schwelle für eine relativ hohe Sicherheit gewählt werden (zweiter Schwellwert), wodurch eine Wahrscheinlichkeit für false alarms und erfolgreiche Preamble-Injection-Angriffe verringert werden kann. Bei dieser relativ hohen Schwelle ist die Genauigkeit reduziert, da insbesondere schwache Pfade bzw. Paths nicht erkannt werden, deren Korrelation unterhalb des ersten Schwellwerts liegen. Weiterhin kann eine relativ niedrige Schwelle für eine relativ hohe Genauigkeit gewählt werden (erster Schwellwert), wodurch eine relativ hohe FP-DR (Dynamic Range) ermöglicht wird, welche die Erkennung auch schwächerer Pfade erlaubt, wobei ein höheres Risiko für erfolgreiche Preamble-Injection-Angriffe oder false alarms besteht.
Die vorliegende Erfindung erlaubt, dass die Genauigkeit der Lokalisierung und die Sicherheit des Distance Boundings unabhängig voneinander optimiert werden können, ohne dass zusätzliche Ranging-Durchgänge durchgeführt werden müssen. Die Erfindung macht sich dabei zunutze, dass eine hohe Genauigkeit (zur Erzielung einer funktionalen Sicherheit insbesondere in einer CA/CG-Anwendung) und eine hohe Sicherheit (insbesondere gegen false alarms/detection, Brute-Force-Angriffe oder Relay-Angriffe) nicht gleichzeitig notwendig sind.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die empfangene zweite Nachricht diejenige Nachricht ist, deren Korrelation den ersten Schwellwert zum ersten Mal überschreitet.
Weiterhin kann die empfangene dritte Nachricht diejenige Nachricht sein, deren Korrelation den zweiten Schwellwert zum ersten Mal überschreitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, aus ermittelten ersten Distanzen und zweiten Distanzen eine Position des Funkschlüssels zu ermitteln bzw. zu schätzen. In diesem Sinne kann vorgesehen sein, dass die Transceiveranordnung wenigstens drei, insbesondere acht Transceiver umfasst. Die Vorrichtung kann weiterhin dazu eingerichtet sein, die Funktionen (a) bis (i) bezüglich wenigstens drei der Transceiver zu erfüllen, und ferner eine geschätzte erste Position insbesondere des Funkschlüssels basierend auf den ersten Entfernungen zwischen dem externen ersten Sender und den wenigstens drei Transreceivern zu ermitteln, sowie eine geschätzte zweite Position insbesondere des Funkschlüssels basierend auf den zweiten Entfernungen zwischen dem externen zweiten Sender und den wenigstens drei Transreceivern zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Distance Bounding mit den externen Sendern und wenigstens einem ausgewählten Transceiver der wenigstens drei Transceiver durchzuführen.
Das Distance Bounding kann ein Senden oder eine Übermitteln einer Aufgabe-Nachricht (erster Frame) zwischen dem wenigstens einen ausgewählten Transceiver an den externen ersten Sender und/oder an den externen zweiten Sender umfassen, wobei die erste Aufgabe-Nachricht eine Aufgabe enthalten kann. Die Aufgabe kann durch den betreffenden externen Sender innerhalb einer (dazu notwendigen) Bearbeitungszeit gelöst werden. Anschließend kann ein Senden oder ein Übertragen einer Antwort-Nachricht (zweiter Frame) erfolgen, welche eine Lösung der Aufgabe enthält, und zwar insbesondere zwischen dem betreffenden externen Sender und dem wenigsten einen ausgewählten Transceiver.
Ferner kann ein Messen einer gesamten Hin- und Rücklaufzeit zwischen einem ersten Zeitpunkt, zu dem die Übermittlung der Aufgabe-Nachricht gestartet worden ist, d.h. zu dem beispielsweise der wenigstens eine ausgewählte Transceiver die Aufgabe-Nachricht versandt hat, und einem zweiten Zeitpunkt, zu dem die Übermittlung der Antwort-Nachricht abgeschlossen ist, d.h. zu dem der wenigstens eine ausgewählte Transceiver die Antwort-Nachricht empfangen hat. Von der gesamten Hin- und Rücklaufzeit wird die Bearbeitungszeit des betreffenden externen Senders abgezogen, woraus eine Netto Hin- und Rücklaufzeit resultiert. Basierend auf der Netto Hin- und Rücklaufzeit kann eine obere Grenze einer Distanz zwischen dem wenigstens einen ausgewählten Transceiver und dem betreffenden externen Sender berechnet werden.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die erste Entfernung und die zweite Entfernung auszugeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die erste Nachricht mittels einer UWB-Technologie zu senden. Bevorzugt ist auch der externe zweite Sender dazu eingerichtet, die zweite Nachricht mittels einer UWB-Technologie zu senden, und der externe dritte Sender kann ebenfalls dazu eingerichtet sein, die dritte Nachricht mittels einer UWB-Technologie zu senden. UWB steht für „Ultra-Wideband“ und ermöglicht die Nutzung extrem großer Frequenzbereiche mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz oder von mindestens 20 % des arithmetischen Mittelwertes einer unteren und einer oberen Grenzfrequenz eines genutzten Frequenzbandes.
Der erste Schwellwert kann insbesondere den Wert 3 Sigma annehmen. Weiterhin kann der zweite Schwellwert kann insbesondere den Wert 6 Sigma annehmen.
Weiterhin kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, eine Preamble der ersten Nachricht mit einem besonders kleinem, bevorzugt mit einem minimalen Datenvolumen bereitzustellen. Dadurch ist die erste Nachricht besonders gut dazu geeignet, einen effizienten Austausch von Nachrichten zwischen der Transceiveranordnung und dem Funkschlüssel bzw. den externen Sendern auszutauschen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Weiterhin umfasst das Fahrzeug eine Transceiveranordnung, welche in oder an dem Fahrzeug angeordnet ist, und einen Funkschlüssel, welcher dem Fahrzeug zugeordnet ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer näherungsweisen Distanz bereitgestellt. Die Distanz liegt dabei insbesondere zwischen einem Funkschlüssel, welcher einen Fahrzeug zugeordnet ist, und einer Transceiveranordnung, welche in oder an dem Fahrzeug angeordnet ist.
Das Verfahren kann insbesondere die folgenden Schritte umfassen:

- Bereitstellen eines Fahrzeugs, in oder an welchem eine Transceiveranordnung angeordnet ist, und eines Funkschlüssels, welcher dem Fahrzeug zugeordnet ist, und
- Bestimmen einer Distanz zwischen der Transceiveranordnung und dem Funkschlüssel durch
1. (a) Definieren eines ersten Schwellwerts einer Korrelation zwischen einer auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden zweiten Nachricht,
2. (b) Definieren eines zweiten Schwellwerts einer Korrelation zwischen der auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden dritten Nachricht, wobei der zweite Schwellwert größer ist als der erste Schwellwert,
3. (c) Senden der ersten Nachricht mittels der Transceiveranordnung,
4. (d) Empfangen der zweiten Nachricht von einem externen ersten Sender mittels der Transceiveranordnung,
5. (e) Empfangen der dritten Nachricht von einem externen zweiten Sender mittels der Transceiveranordnung,
6. (f) Bestimmen einer ersten Korrelation zwischen der empfangenen zweiten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht, wobei die bestimmte erste Korrelation den ersten Schwellwert überschreitet, nicht jedoch den zweiten Schwellwert,
7. (g) Bestimmen einer zweiten Korrelation zwischen der empfangenen dritten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht, wobei die bestimmte zweite Korrelation den zweiten Schwellwert überschreitet,
8. (h) Ermitteln einer ersten Entfernung zwischen dem ersten externen Sender und der Transceiveranordnung basierend auf einer Laufzeit der empfangenen zweiten Nachricht,
9. (i) Ermitteln einer zweiten Entfernung zwischen dem zweiten externen Sender und der Transceiveranordnung basierend auf einer Laufzeit der empfangenen dritten Nachricht.

Bezüglich Effekten, Vorteilen und Ausführungsformen des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung verwiesen. Dabei können insbesondere die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen funktionalen Merkmale als entsprechende Verfahrensmerkmale für entsprechende Ausführungsformen des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umgesetzt werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Programmelement bereitgestellt, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die Verfahrensschritte (a) bis (i) gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung durchzuführen.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die Verfahrensschritte (a) bis (i) des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung durchzuführen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt:

1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer Distanz und
2 ein Zeit-Korrelation-Diagramm, in welchem insbesondere ein erster Schwellwert und ein zweiter Schwellenwert sowie ein erster First-Path und ein zweiter First-Path abgebildet sind.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 1, beispielsweise ein Automobil. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Transceiveranordnung, welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen ersten Transceiver 2, einen zweiten Transceiver 3 und einen dritten Transceiver 4 aufweist. Der erste Transceiver 2 und der zweite Transceiver 3 können beispielsweise in jeweils einem Außenspiegel des Fahrzeugs 1 angeordnet sein, und der dritte Transceiver 4 kann innerhalb des Fahrzeugs 1 angeordnet sein, beispielsweise im Bereich eines Rückspiegels des Fahrzeugs 1. Die gezeigte Anzahl und Anordnung der Transceiver 2 bis 4 ist jedoch lediglich beispielhaft. So können insbesondere acht Transceiver in und/oder an dem Fahrzeug 1 angeordnet sein. Die Transceiver 2 bis 4 sind dazu eingerichtet, mittels einer UWB-Technologie jeweils eine erste Nachricht zu senden, welche insbesondere von einem Funkschlüssel 5 empfangen werden können, welche in dem durch 1 gezeigten Beispiel in der näheren Umgebung des Fahrzeugs 1 angeordnet ist, z.B. weniger als 1 m von dem Fahrzeug 1 beabstandet. Eine Preamble der ersten Nachricht kann dabei ein besonders kleines Datenvolumen aufweisen.
Der Funkschlüssel 5 ist dem Fahrzeug 1 zugeordnet, und weiterhin dazu eingerichtet, in einem PASE-Verfahren einem nicht gezeigten Nutzer des Funkschlüssels 5 einen Zugang zu dem Fahrzeug 1 zu ermöglichen, das heißt insbesondere eine verschlossene Tür des Fahrzeugs 1 zu öffnen und das Fahrzeug 1 zu starten. Der Funkschlüssel 5 kann insbesondere einen externen ersten Sender bilden, welche eine zweite Nachricht senden kann, welche von der Transceiveranordnung empfangen werden kann.
Ferner zeigt 1 ein Objekt 6, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der äußeren Umgebung des Fahrzeugs 1 angeordnet ist, und von dem Fahrzeug 1 weiter entfernt ist als der Funkschlüssel 5. Dieses Objekt 6 kann die erste Nachricht, welche von der Transceiveranordnung gesendet wird, reflektieren. Auf diese Weise bildet das Objekt 6 einen externen zweiten Sender, welcher eine dritte Nachricht sendet (die dritte Nachricht entspricht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einer Reflexion der ersten Nachricht). Alternativ kann es sich bei dem Objekt 6 aber auch um eine Vorrichtung eines Angreifers handeln, wobei die Vorrichtung als externer zweiter Sender dient, und eine dritte Nachricht sendet, um eine Steuerungseinheit 7, welche insbesondere kommunikativ mit der Transceiveranordnung verbunden sein kann, davon zu überzeugen, dass das Objekt 6 der Fahrzeugschlüssel ist, welcher dem Fahrzeug 1 zugeordnet ist. Die Steuerungseinheit 7 bildet ein Element einer Vorrichtung zur näherungsweisen Bestimmung einer Distanz zwischen dem Funkschlüssel 5 und der Transceiveranordnung.
Fig. 2 zeigt einen ersten Schwellwert T1 und einen zweiten Schwellwert T2. Der erste Schwellwert T1 bezieht sich auf eine Korrelation zwischen der ersten Nachricht und der zweiten Nachricht. Der zweite Schwellwert T2 bezieht sich auf eine Korrelation zwischen der ersten Nachricht und der dritten Nachricht. Der zweite Schwellwert T2 weist einen höheren Wert auf als der erste Schwellwert T1. Die Schwellwerte T1 und T2 können beispielsweise mittels der Steuerungseinheit 7 definiert werden. Insbesondere kann der erste Schwellwert den Wert 3 Sigma und der zweite Schwellwert den Wert 6 Sigma annehmen.
Nachdem mittels der Transceiveranordnung die erste Nachricht gesendet worden ist, kann diese von dem Funkschlüssel 5 empfangen werden, und von dem Objekt 6 reflektiert werden, woraus eine dritte Nachricht resultiert, welche von der Transceiveranordnung empfangen wird. Der Funkschlüssel 5 kann weiterhin eine zweite Nachricht als Antwort auf die empfangene erste Nachricht senden, welche von der Transceiveranordnung empfangen wird.
In dem durch 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der externe zweite Sender 7 weiter von der Transceiveranordnung entfernt als der Funkschlüssel 5 (externer erster Sender), welcher sich beispielsweise in einer Hostentasche eines Nutzers befinden kann. Die dritte Nachricht von dem externen zweiten Sender hat daher eine längere Laufzeit als die zweite Nachricht von dem Funkschlüssel 5 und ein entsprechender zweiter First Path FP 2 wird entsprechend später (zum Zeitpunkt t2) gemessen als ein erster First Path FP1, welcher auf der ersten Nachricht basiert. Es kann jedoch sein - wie durch 2 gezeigt - dass eine Korrelation K2 zwischen der dritten Nachricht und der ersten Nachricht höher ist, als eine Korrelation K1 zwischen der zweiten Nachricht und der ersten Nachricht.
Mittels der Steuerungseinheit 7 kann die erste Korrelation K1 zwischen der empfangenen zweiten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht bestimmt werden, wobei die bestimmte erste Korrelation K1 den ersten Schwellwert T1 überschreitet, nicht jedoch den zweiten Schwellwert T2. In dem durch 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Nachricht diejenige Nachricht, deren Korrelation K1 zu einem ersten Zeitpunkt t1 den ersten Schwellwert T1 zum ersten Mal überschreitet. Der erste Zeitpunkt t1 kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine gesamte Laufzeit zwischen Senden der ersten Nachricht und Empfangen der zweiten Nachricht mittels der Transceiveranordnung angegeben.
Weiterhin kann mittels der Steuerungseinheit 7 die zweite Korrelation K2 zwischen der empfangenen dritten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht bestimmt werden, wobei die bestimmte zweite Korrelation K2 den zweiten Schwellwert T2 überschreitet. In dem durch 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die dritte Nachricht diejenige Nachricht, deren Korrelation K2 zu einem zweiten Zeitpunkt t2 den zweiten Schwellwert T2 zum ersten Mal überschreitet. Der zweite Zeitpunkt t2 kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine gesamte Laufzeit zwischen Senden der ersten Nachricht und Empfangen der dritten Nachricht mittels der Transceiveranordnung angegeben.
Ferner kann die Steuerungseinheit 7 basierend auf der Laufzeit t1 der empfangenen zweiten Nachricht jeweils eine erste Entfernung d1 bis d3 zwischen dem ersten externen Sender, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Funkschlüssel 5, und jedem der Transceiver 2 bis 4 der Transceiveranordnung bestimmen. Außerdem kann die Steuerungseinheit 7 basierend auf der Laufzeit t2 der empfangenen dritten Nachricht jeweils eine zweite Entfernung d4 bis d6 zwischen dem zweiten externen Sender, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dem Objekt 6, und jedem der Transceiver 2 bis 4 der Transceiveranordnung bestimmen. Ferner kann die Steuerungseinheit 7 die drei ersten Entfernungen d1 bis d3 und die drei zweiten Entfernungen d4 bis d6 auszugeben.
Basierend auf den ersten Entfernungen d1 bis d3 zwischen dem Funkschlüssel 5 und den drei Transreceivern 2 bis 4 ermittelt die Steuerungseinheit 7 eine geschätzte erste Position des Funkschlüssels 5. Auf ähnliche Weise ermittelt die Steuerungseinheit 7 basierend auf den zweiten Entfernungen d4 bis d6 zwischen dem externen zweiten Sender 6 und den drei Transreceivern 2 bis 4 eine geschätzte zweite Position des Funkschlüssels 5.
Die Steuerungseinheit 7 kann weiterhin dazu eingerichtet sein, ein Distance Bounding mit dem Funkschlüssel 5 bzw. mit den externen Sendern 5, 6 und wenigstens einem ausgewählten Transceiver der drei Transceiver 2 bis 4 durchzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015017146 A1 [0009]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung einer Distanz (d1 bis d6), wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, (a) einen ersten Schwellwert (T1) einer Korrelation zwischen einer auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden zweiten Nachricht zu definieren, (b) einen zweiten Schwellwert (T2) einer Korrelation zwischen der auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden dritten Nachricht zu definieren, wobei der zweite Schwellwert (T2) größer ist als der erste Schwellwert (T1), (c) die erste Nachricht mittels einer Transceiveranordnung (2 bis 4) zu senden, welche in oder an einem Fahrzeug (1) angeordnet ist, (d) die zweite Nachricht von einem externen ersten Sender (5) mittels der Transceiveranordnung (2 bis 4) zu empfangen, (e) die dritte Nachricht von einem externen zweiten Sender (6) mittels der Transceiveranordnung (2 bis 4) zu empfangen, (f) eine erste Korrelation (K1) zwischen der empfangenen zweiten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht zu bestimmen, wobei die bestimmte erste Korrelation (K1) den ersten Schwellwert (T1) überschreitet, nicht jedoch den zweiten Schwellwert (T2), (g) eine zweite Korrelation (K2) zwischen der empfangenen dritten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht zu bestimmen, wobei die bestimmte zweite Korrelation (K2) den zweiten Schwellwert (T2) überschreitet, (h) eine erste Entfernung (d1 bis d3) zwischen dem ersten externen Sender (5) und der Transceiveranordnung (2 bis 4) basierend auf einer Laufzeit (t1) der empfangenen zweiten Nachricht zu ermitteln, und (i) eine zweite Entfernung (d4 bis d6) zwischen dem zweiten externen Sender (6) und der Transceiveranordnung (2 bis 4) basierend auf einer Laufzeit (t2) der empfangenen dritten Nachricht zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die empfangene zweite Nachricht diejenige Nachricht ist, deren Korrelation (K1) den ersten Schwellwert (T1) zum ersten Mal überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die empfangene dritte Nachricht diejenige Nachricht ist, deren Korrelation (K2) den zweiten Schwellwert (T2) zum ersten Mal überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Transceiveranordnung (2 bis 4) wenigstens drei Transceiver (2 bis 4) umfasst, und die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, - die Funktionen (a) bis (i) bezüglich wenigstens drei der Transceiver (2 bis 4) zu erfüllen, und weiterhin - eine geschätzte erste Position basierend auf den ersten Entfernungen (d1 bis d3) zwischen dem externen ersten Sender (5) und den wenigstens drei Transreceivern (2 bis 4) zu ermitteln, sowie - eine geschätzte zweite Position basierend auf den zweiten Entfernungen (d4 bis d6) zwischen dem externen zweiten Sender (6) und den wenigstens drei Transreceivern (2 bis 4) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Distance Bounding mit den externen Sendern (5, 6) und wenigstens einem ausgewählten Transceiver der wenigstens drei Transceiver (2 bis 4) durchzuführen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die erste Entfernung (d1 bis d3) und die zweite Entfernung (d4 bis d6) auszugeben.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die erste Nachricht mittels einer UWB-Technologie zu senden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Schwellwert (T1) den Wert 3 Sigma annimmt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Schwellwert (T2) den Wert 6 Sigma annimmt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Preamble der ersten Nachricht mit einem minimalen Datenvolumen bereitzustellen.
Fahrzeug (1) umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, eine Transceiveranordnung (2 bis 4), welche in oder an dem Fahrzeug (1) angeordnet ist, und einen Funkschlüssel (5), welcher dem Fahrzeug (1) zugeordnet ist.
Verfahren zur Bestimmung einer Distanz (d1 bis d6), das Verfahren umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Fahrzeugs (1), in oder an welchem eine Transceiveranordnung (2 bis 4) angeordnet ist, und eines Funkschlüssels (5), welcher dem Fahrzeug (1) zugeordnet ist, und - Bestimmen einer näherungsweisen Distanz (d1 bis d6) zwischen der Transceiveranordnung (2 bis 4) und dem Funkschlüssel (5) durch (a) Definieren eines ersten Schwellwerts (T1) einer Korrelation zwischen einer auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden zweiten Nachricht, (b) Definieren eines zweiten Schwellwerts (T2) einer Korrelation zwischen der auszusendenden ersten Nachricht und einer zu empfangenden dritten Nachricht, wobei der zweite Schwellwert (T2) größer ist als der erste Schwellwert (T1), (c) Senden der ersten Nachricht mittels der Transceiveranordnung (2 bis 4), (d) Empfangen der zweiten Nachricht von einem externen ersten Sender (5) mittels der Transceiveranordnung (2 bis 4), (e) Empfangen der dritten Nachricht von einem externen zweiten Sender (6) mittels der Transceiveranordnung (2 bis 4), (f) Bestimmen einer ersten Korrelation (K1) zwischen der empfangenen zweiten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht, wobei die bestimmte erste Korrelation (K1) den ersten Schwellwert (T1) überschreitet, nicht jedoch den zweiten Schwellwert (T2), (g) Bestimmen einer zweiten Korrelation (K2) zwischen der empfangenen dritten Nachricht und der gesendeten ersten Nachricht, wobei die bestimmte zweite Korrelation (K2) den zweiten Schwellwert (T2) überschreitet, (h) Ermitteln einer ersten Entfernung (d1 bis d3) zwischen dem ersten externen Sender (5) und der Transceiveranordnung (2 bis 4) basierend auf einer Laufzeit (t1) der empfangenen zweiten Nachricht, und (i) Ermitteln einer zweiten Entfernung (d4 bis d6) zwischen dem zweiten externen Sender (6) und der Transceiveranordnung (2 bis 4) basierend auf einer Laufzeit (t2) der empfangenen dritten Nachricht.
Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 12 durchzuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die Verfahrensschritte des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung durchzuführen.