DE102020006697A1 - A method of reducing the time required for ultra-wideband communication and an access system for a vehicle - Google Patents

A method of reducing the time required for ultra-wideband communication and an access system for a vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung eines für eine Ultrabreitbandkommunikation erforderlichen Zeitbedarfs (t1, t2), wobei wenigstens zwei mobile Endgeräte (1.1, 1.2) jeweils mit einem Fahrzeug (2) ultrabreitbandmodulierte Signale austauschen und zur Bestimmung jeweils eines Abstands (d11, d15) der mobilen Endgeräte (1.1, 1.2) zum Fahrzeug (2) eine Laufzeit der jeweils zwischen den mobilen Endgeräten (1.1, 1.2) und dem Fahrzeug (2) übertragenen ultrabreitbandmodulierten Signalen ausgewertet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei mobile Endgeräte (1.1, 1.2) im Wesentlichen zeitgleich mit dem Fahrzeug (2) kommunizieren, wobei ein Signalaustausch (UWB) zwischen jeweils einem der mobilen Endgeräte (1.1, 1.2) und dem Fahrzeug (2) nur dann erfolgt, wenn jeweils ein Energiepuffer sämtlicher übrigen mobilen Endgeräte geladen wird.

Figure DE102020006697A1_0000
The invention relates to a method for reducing the time required for ultra-broadband communication (t 1 , t 2 ), with at least two mobile terminals (1.1, 1.2) each exchanging ultra-broadband-modulated signals with a vehicle (2) and for determining a distance (d 11 , d 15 ) from the mobile terminals (1.1, 1.2) to the vehicle (2), a transit time of the ultra-broadband modulated signals transmitted between the mobile terminals (1.1, 1.2) and the vehicle (2) is evaluated. The method according to the invention is characterized in that at least two mobile terminals (1.1, 1.2) communicate essentially simultaneously with the vehicle (2), with a signal exchange (UWB) between each of the mobile terminals (1.1, 1.2) and the vehicle (2 ) only takes place if an energy buffer for all other mobile devices is charged.
Figure DE102020006697A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung eines für eine Ultrabreitbandkommunikation erforderlichen Zeitbedarfs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art, ein Zugangssystem für ein Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 4 näher definierten Art sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Zugangssystem.The invention relates to a method for reducing the time required for ultra-broadband communication according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1, an access system for a vehicle according to the type defined in more detail in the preamble of claim 4 and a vehicle with such an access system.

Generell sind Funkschlüssel bekannt, welche ein komfortables Öffnen eines Fahrzeugs, auch aus einer Distanz zum Fahrzeug, ermöglichen. Vor allem bei Mittel- und Oberklassenfahrzeugen ist dabei oftmals ein Startsystem des Fahrzeugs so ausgeführt, dass das Fahrzeug durch drücken eines Knopfes gestartet werden kann. Das Einstecken eines Schlüssels in ein Zündschloss ist somit nicht mehr notwendig. Dies erfordert es, dass der Funkschlüssel eine vergleichsweise geringe Distanz zum Startsystem aufweist. Dies erfordert eine Abstandsbestimmung des Funkschlüssels zum Fahrzeug bzw. zum Startsystem. Üblicherweise wird hierzu eine Signalstärke eines zwischen dem Funkschlüssel und dem Fahrzeug übertragenen Funksignals analysiert. Je stärker die Signalstärke ist, desto näher befindest sich der Funkschlüssel auch am Fahrzeug. Dabei ist es jedoch möglich, die Signalstärke zu manipulieren, wodurch eine falsche Entfernung des Funkschlüssels zum Fahrzeug vorgetäuscht werden kann.In general, radio keys are known which enable a vehicle to be opened conveniently, even from a distance from the vehicle. In the case of mid-range and upper-class vehicles in particular, a vehicle start system is often designed so that the vehicle can be started by pressing a button. It is no longer necessary to insert a key into an ignition lock. This requires that the remote control key has a comparatively short distance from the start system. This requires a determination of the distance between the remote control key and the vehicle or the starting system. For this purpose, a signal strength of a radio signal transmitted between the radio key and the vehicle is usually analyzed. The stronger the signal strength, the closer the remote control key is to the vehicle. However, it is possible to manipulate the signal strength, which can simulate the wrong distance between the remote control key and the vehicle.

Durch Verwenden der sogenannten Ultrabreitbandkommunikationstechnologie lässt sich ein solches Manipulieren der Entfernung verhindern. Hierbei handelt es sich um einen Ansatz zur Nahbereichsfunkkommunikation, bei dem ein vergleichsweise großer Frequenzbereich (typischerweise mit einer Bandbreite von 500 MHz und mehr) genutzt wird. Dabei verwendete Trägerfrequenzen erstrecken sich über einen Frequenzbereich zwischen 3,1 bis 10,6 GHz. Mit Hilfe der Ultrabreitbandkommunikation kann eine gesicherte Entfernungsmessung zwischen Funkschlüssel und Fahrzeug durchgeführt werden, da es die Anwendung der Ultrabreitbandkommunikationstechnologie zulässt, eine Laufzeit zwischen zwei ein entsprechendes ultrabreitbandmoduliertes Signal aussendenden und/oder empfangenden Transceivern zu bestimmen. Hierzu wird beim Ausgeben eines Öffnungsbefehls an ein Fahrzeug über einen Funkschlüssel eine vom Funkschlüssel an das Fahrzeug verschickte Nachricht mit einem Zeitstempel versehen, der dem Moment entspricht, an dem die Nachricht vom Funkschlüssel losgeschickt wurde. Das Fahrzeug empfängt diese Nachricht und vergleicht den Zeitstempel, zu dem die Nachricht losgeschickt wurde mit einem Zeitstempel, zu dem die Nachricht vom Fahrzeug empfangen wurde. Durch Multiplizieren einer aus einer Differenz der beiden Zeitstempeln ermittelten Laufzeit mit der Lichtgeschwindigkeit im Medium Luft kann daraufhin eine Entfernung des Funkschlüssels zum Fahrzeug berechnet werden. Hierdurch kann eine Sicherheit bei der Anwendung eines Funkschlüssels vergrößert werden.Such manipulation of the distance can be prevented by using the so-called ultra-wide band communication technology. This is an approach to short-range radio communication in which a comparatively large frequency range (typically with a bandwidth of 500 MHz and more) is used. The carrier frequencies used here extend over a frequency range between 3.1 and 10.6 GHz. With the help of ultra-broadband communication, a secure distance measurement between the radio key and the vehicle can be carried out, since the use of ultra-broadband communication technology allows a transit time to be determined between two transceivers that transmit and / or receive a corresponding ultra-broadband-modulated signal. For this purpose, when an opening command is issued to a vehicle via a radio key, a message sent from the radio key to the vehicle is provided with a time stamp that corresponds to the moment at which the message was sent from the radio key. The vehicle receives this message and compares the time stamp at which the message was sent with a time stamp at which the message was received by the vehicle. By multiplying a transit time determined from a difference between the two time stamps by the speed of light in the medium of air, the distance between the remote control key and the vehicle can then be calculated. This can increase security when using a radio key.

Nachteilig ist dabei jedoch, dass ein Transceiver zum Empfangen und Versenden ultrabreitbandmodulierter Signale eine vergleichsweise hohe elektrische Stromstärke erfordert. Eine typische von einem Funkschlüssel umfasste Batterie, insbesondere eine Knopfzelle, ist lediglich dazu in der Lage, eine Stromstärke im Bereich zwischen 10 mA bis 15 mA sicher bereitzustellen. Zum Empfangen bzw. Versenden ultrabreitbandmodulierter Signale ist jedoch oftmals ein Stromstärkebedarf in Höhe von 100 mA und mehr notwendig. Die vom Funkschlüssel umfasste Knopfzelle ist somit überfordert.The disadvantage here, however, is that a transceiver for receiving and sending ultra-broadband modulated signals requires a comparatively high electrical current. A typical battery comprised by a radio key, in particular a button cell, is only able to reliably provide a current strength in the range between 10 mA to 15 mA. To receive or send ultra broadband modulated signals, however, a current requirement of 100 mA and more is often necessary. The button cell contained in the remote control key is therefore overwhelmed.

Ferner kann es zu einer Situation kommen, in der mehrere Funkschlüssel gleichzeitig in einer Fahrzeugumgebung anwesend sind. Soll in diesem Fall ein Abstand jedes Funkschlüssels zum Fahrzeug ermittelt werden, so stellt sich die Frage wann das Fahrzeug mit welchem Funkschlüssel kommuniziert. Gemäß dem Stand der Technik kommunizieren mehrere Funkschlüssel hierzu sequentiell nacheinander mit dem Fahrzeug, was vergleichsweise lange dauert. Zur zuverlässigen Abstandsbestimmung werden typischerweise mehrere Nachrichten zwischen Fahrzeug und Funkschlüssel ausgetauscht, was das Problem verschlimmert.Furthermore, there can be a situation in which several radio keys are simultaneously present in a vehicle environment. If in this case a distance between each radio key and the vehicle is to be determined, the question arises when the vehicle communicates with which radio key. According to the prior art, several radio keys communicate with the vehicle sequentially one after the other, which takes a comparatively long time. To reliably determine the distance, several messages are typically exchanged between the vehicle and the radio key, which makes the problem worse.

Aus der DE 10 2016 215 934 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Laufzeit und/oder eines Abstands zwischen mehreren Transceivern, insbesondere für ein Fahrzeug-Zugangs- und/oder Start-System bekannt. Dabei sind die einzelnen Transceiver dazu ausgebildet, mit einem den Transceivern bekannten Berechnungsverfahren aus zumindest einem Startwert Codes zu erzeugen, einen oder mehrere Codes und/oder wenigstens einen jeweils aus einem der Codes gebildeten Wert in Form einer Adresse, Präambel und/oder Signatur als Nachricht zu verschicken, wobei eine Laufzeit und/oder mindestens ein Abstand zwischen mindestens zwei der Transceivern bestimmt wird. Die Druckschrift beschreibt dabei eine Nutzung des sogenannten Low Frequency Frequenzbands (LF) mit einem Frequenzbereich zwischen 30 und 300 kHz, dem Ultra High Frequency Frequenzband (UHF) mit einem Frequenzbereich von 0,3 bis 3 GHz sowie die Nutzung von Ultrabreitbandkommunikation mit einem Frequenzbereich von 3,1 bis 10,6 GHz. Dabei kann entsprechend der Druckschrift ein Transceiver einen oder eine beliebige Kombination dieser Frequenzbereiche/Modulationsarten nutzen. Ein mobiler Transceiver kann dabei von einem Funkschlüssel, einer Karte oder einem zellularen Mobilfunkendgerät umfasst sein. Zur Ausbildung eines Fahrzeug-Zugangs- bzw. Start-Systems umfasst auch ein Fahrzeug entsprechende Transceiver. Die Druckschrift geht jedoch dabei an keiner Stelle auf die Problematik ein, dass zum Senden und Empfangen von ultrabreitbandmodulierten Signalen eine so hohe Stromstärke erforderlich ist, die von einer üblichen Knopfzelle nicht bereitgestellt werden kann.From the DE 10 2016 215 934 A1 a method and a device for determining a running time and / or a distance between a plurality of transceivers, in particular for a vehicle access and / or start system, are known. The individual transceivers are designed to use a calculation method known to transceivers to generate codes from at least one start value, one or more codes and / or at least one value formed from one of the codes in the form of an address, preamble and / or signature as a message to be sent, wherein a transit time and / or at least a distance between at least two of the transceivers is determined. The document describes the use of the so-called low frequency frequency band (LF) with a frequency range between 30 and 300 kHz, the ultra high frequency frequency band (UHF) with a frequency range of 0.3 to 3 GHz and the use of ultra broadband communication with a frequency range of 3.1 to 10.6 GHz. According to the publication, a transceiver can use one or any combination of these frequency ranges / types of modulation. A mobile transceiver can be comprised of a radio key, a card or a cellular mobile radio terminal. To form a vehicle access or start system also includes a vehicle corresponding transceiver. However, at no point does the publication address the problem that the transmission and reception of ultra-wideband modulated signals require such a high current intensity that a conventional button cell cannot provide.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verringerung eines für eine Ultrabreitbandkommunikation erforderlichen Zeitbedarfs anzugeben, mit dessen Hilfe jeweils eine Abstandsbestimmung wenigstens zweier mobiler Endgeräte zu einem Fahrzeug besonders schnell erfolgt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zugangssystem für ein Fahrzeug, welches ein solches Verfahren nutzt, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Zugangssystem anzugeben.The present invention is based on the object of specifying a method for reducing the time required for ultra-wideband communication, with the aid of which the distance between at least two mobile terminals and a vehicle is determined particularly quickly. Another object of the present invention is to specify an access system for a vehicle which uses such a method, as well as a vehicle with such an access system.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Verringerung eines für eine Ultrabreitbandkommunikation erforderlichen Zeitbedarfs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Zugangssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Zugangssystem ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.According to the invention, this object is achieved by a method for reducing the time required for ultra-broadband communication with the features of claim 1 and an access system for a vehicle with the features of claim 4. Advantageous refinements and developments as well as a vehicle with such an access system result from the dependent claims.

Bei einem Verfahren zur Verringerung eines für eine Ultrabreitbandkommunikation erforderlichen Zeitbedarfs tauschen wenigstens zwei mobile Endgeräte jeweils mit einem Fahrzeug ultrabreitbandmodulierte Signale aus. Dabei wird zur Bestimmung jeweils eines Abstands der mobilen Endgeräte zum Fahrzeug eine Laufzeit der jeweils zwischen den mobilen Endgeräten und dem Fahrzeug übertragenen ultrabreitbandmodulierten Signalen ausgewertet. Erfindungsgemäß kommunizieren die wenigstens zwei mobilen Endgeräte im Wesentlichen zeitgleich mit dem Fahrzeug, wobei ein Signalaustausch zwischen jeweils einem der mobilen Endgeräte und dem Fahrzeug nur dann erfolgt, wenn jeweils ein Energiepuffer sämtlicher übrigen mobilen Endgeräte geladen wird.In a method for reducing the time required for ultra-wideband communication, at least two mobile terminals each exchange ultra-wideband-modulated signals with a vehicle. To determine a distance between the mobile terminals and the vehicle, a transit time of the ultra-wideband-modulated signals transmitted between the mobile terminals and the vehicle is evaluated. According to the invention, the at least two mobile terminals communicate with the vehicle essentially at the same time, with a signal exchange between one of the mobile terminals and the vehicle only taking place when an energy buffer from all other mobile terminals is charged.

Wie bereits erwähnt erfordert die Übertragung von ultrabreitbandmodulierten Signalen einen vergleichsweise hohen Strom in der Größenordnung von 100 mA und mehr. Wird ein mobiles Endgerät von einem mobilen Energiespeicher wie einer Batterie oder einem Akkumulator gespeist, reicht der von der Batterie bzw. dem Akkumulator zur Verfügung gestellte Strom hierzu nicht aus. Mit Hilfe des Energiepuffers lässt sich dieses Problem jedoch lösen. So wird der Energiepuffer von der Batterie bzw. dem Akkumulator des mobilen Endgeräts geladen und ermöglicht das Bereitstellen eines ausreichend hohen Stroms zur Übertragung der ultrabreitbandmodulierten Signale zu einem entsprechenden Signalübertragungszeitpunkt.As already mentioned, the transmission of ultra wideband modulated signals requires a comparatively high current of the order of 100 mA and more. If a mobile terminal is fed by a mobile energy storage device such as a battery or an accumulator, the current made available by the battery or the accumulator is insufficient for this. However, this problem can be solved with the help of the energy buffer. The energy buffer is charged by the battery or the accumulator of the mobile terminal and enables the provision of a sufficiently high current for the transmission of the ultra-wideband-modulated signals at a corresponding signal transmission time.

Zur zuverlässigen Laufzeitbestimmung eines zwischen den mobilen Endgeräten und dem Fahrzeug ausgetauschten Signals wird jeweils von einem mobilen Endgerät eine erste Nachricht an das Fahrzeug gesendet, wobei das Fahrzeug dem jeweiligen mobilen Endgerät antwortet. Sowohl ein mobiles Endgerät als auch das Fahrzeug müssen somit jeweils mindestens einmal ein Signal versenden und ein Signal empfangen. Soll nun ein Abstand wenigstens zweier mobiler Endgeräte zum Fahrzeug ermittelt werden, so würde bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Ultrabreitbandkommunikation das zweite mobile Endgerät erst dann mit dem Fahrzeug kommunizieren, wenn eine Kommunikation des ersten mobilen Endgeräts mit dem Fahrzeug beendet ist, somit also der Abstand des ersten mobilen Endgeräts zum Fahrzeug bekannt ist. Dies dauert vergleichsweise lang.To reliably determine the transit time of a signal exchanged between the mobile terminal devices and the vehicle, a first message is sent to the vehicle by a mobile terminal device, with the vehicle responding to the respective mobile terminal device. Both a mobile device and the vehicle must therefore each send a signal and receive a signal at least once. If a distance from at least two mobile devices to the vehicle is to be determined, in a method for ultra-broadband communication known from the prior art, the second mobile device would only communicate with the vehicle when communication between the first mobile device and the vehicle has ended, thus the distance between the first mobile terminal and the vehicle is known. This takes a comparatively long time.

Ein wesentlicher Faktor, der zu dieser vergleichsweise langen Kommunikationsdauer führt, ist das Aufladen des Energiepuffers eines mobilen Endgeräts. Die Ladedauer ist ein Vielfaches länger als die Übertragung eines ultrabreitbandmodulierten Signals. So dauert das Laden beispielsweise 4 Millisekunden und der Signalaustausch lediglich 0,2 Millisekunden. Die Ladedauer liegt somit in einer Größenordnung über einem Faktor von zehn höher als der Signalaustausch. Kommunizieren jedoch wenigstens zwei mobile Endgeräte im Wesentlichen zeitgleich mit dem Fahrzeug, lässt sich eine zur sequentiellen Kommunikation der mobilen Endgeräte mit dem Fahrzeug benötigte Zeitdauer verringern. Das im Wesentlichen zeitgleiche Kommunizieren der mobilen Endgeräte mit dem Fahrzeug wird dadurch ermöglicht, dass ein erstes mobiles Endgerät Signale mit dem Fahrzeug austauscht, während der Energiepuffer wenigstens eines weiteren mobilen Endgeräts geladen wird. Da die Ladezeit deutlich größer ist als eine Signalübertragungszeit, wird es auch mehr als zwei mobilen Endgeräten, beispielsweise fünf oder acht mobilen Endgeräten, ermöglicht, im Wesentlichen zeitgleich mit dem Fahrzeug zu kommunizieren. Dabei sind die Momente, in denen jeweils eins der mobilen Endgeräte mit dem Fahrzeug ultrabreitbandmodulierte Signale austauscht, so zueinander versetzt, dass zwei mobile Endgeräte nicht gleichzeitig mit dem Fahrzeug ultrabreitbandmodulierte Signale austauschen. Die Kommunikation der mobilen Endgeräte mit dem Fahrzeug erfolgt dabei also im Wesentlichen zeitglich und nicht vollständig zeitglich, da ein Signalaustausch der mobilen Endgeräte mit dem Fahrzeug um die Dauer eines Signalaustauschs versetzt erfolgt.An essential factor that leads to this comparatively long communication time is the charging of the energy buffer of a mobile device. The charging time is many times longer than the transmission of an ultra-wideband modulated signal. For example, charging takes 4 milliseconds and the signal exchange takes just 0.2 milliseconds. The charging time is thus an order of magnitude over a factor of ten higher than the signal exchange. However, if at least two mobile terminals communicate with the vehicle essentially at the same time, the time required for the sequential communication of the mobile terminals with the vehicle can be reduced. The essentially simultaneous communication of the mobile terminals with the vehicle is made possible by the fact that a first mobile terminal exchanges signals with the vehicle while the energy buffer of at least one other mobile terminal is being charged. Since the charging time is significantly longer than a signal transmission time, it is also possible for more than two mobile terminals, for example five or eight mobile terminals, to communicate with the vehicle essentially at the same time. The moments at which one of the mobile devices exchanges ultra-broadband modulated signals with the vehicle are offset from one another in such a way that two mobile devices do not exchange ultra-broadband modulated signals with the vehicle at the same time. The communication between the mobile terminals and the vehicle is therefore essentially timed and not entirely timed, since a signal exchange between the mobile terminals and the vehicle is offset by the duration of a signal exchange.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die mobilen Endgeräte sequentiell zwischen Signalaustausch und Laden des Energiepuffers gewechselt werden. Sind zur Ultrabreitbandkommunikation zwischen einem mobilen Endgerät und dem Fahrzeug das Austauschen einer Vielzahl einzelner ultrabreitbandmodulierter Signale notwendig, so können die wenigstens zwei mobilen Endgeräte auch bei einer beliebig hohen Anzahl zwischen dem Fahrzeug auszutauschenden Signalen im Wesentlichen parallel mit dem Fahrzeug kommunizieren. Dies bedeutet, dass bei einem mobilen Endgerät der Energiepuffer geladen wird, daraufhin eine Signalübertragung mit dem Fahrzeug stattfindet, und daraufhin, um eine weitere Signalübertragung mit dem Fahrzeug zu ermöglichen, der Energiepuffer erneut geladen wird. Dies wird so lange fortgesetzt, bis die Kommunikation mit dem Fahrzeug beendet wurde.An advantageous development of the method provides that the mobile terminals are switched sequentially between signal exchange and charging of the energy buffer. Are used for ultra broadband communication between a mobile If the exchange of a large number of individual ultra-wideband modulated signals is necessary between the terminal and the vehicle, the at least two mobile terminals can communicate essentially in parallel with the vehicle even with any number of signals to be exchanged between the vehicle. This means that in the case of a mobile terminal device, the energy buffer is charged, a signal is then transmitted with the vehicle, and then the energy buffer is charged again in order to enable further signal transmission with the vehicle. This will continue until communication with the vehicle has ended.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens tauschen wenigstens zwei mobile Endgeräte abwechselnd Signale mit dem Fahrzeug aus. Hierdurch kann eine zur Ultrabreitbandkommunikation benötigte Zeitdauer noch weiter reduziert werden. Kommunizieren mehr als zwei mobile Endgeräte mit dem Fahrzeug, so tauscht zuerst ein erstes mobiles Endgerät Signale mit dem Fahrzeug aus, dann ein zweites mobiles Endgerät, dann ein drittes mobiles Endgerät und so weiter, bis auch ein letztes mobiles Endgerät mit dem Fahrzeug einen ersten Signalaustausch vorgenommen hat. Danach führt das erste mobile Endgerät einen zweiten Signalaustausch mit dem Fahrzeug aus, woraufhin die übrigen mobilen Endgeräte folgen. Hierbei können so viele mobile Endgeräte mit dem Fahrzeug ohne Verlängerung der Zeitdauer, bis ein jedes mobiles Endgerät seine Kommunikation mit dem Fahrzeug beendet hat, kommunizieren, bis ein Produkt aus einer Anzahl kommunizierender mobiler Endgeräte mit einer Signalübertragungsdauer gleich einer Energiepufferladedauer ist.According to a further advantageous embodiment of the method, at least two mobile terminals alternately exchange signals with the vehicle. As a result, a period of time required for ultra-broadband communication can be reduced even further. If more than two mobile devices communicate with the vehicle, a first mobile device first exchanges signals with the vehicle, then a second mobile device, then a third mobile device, and so on, until a last mobile device also exchanges signals with the vehicle has made. The first mobile terminal then carries out a second signal exchange with the vehicle, whereupon the other mobile terminals follow. Here, so many mobile terminals can communicate with the vehicle without extending the time until each mobile terminal has completed its communication with the vehicle, until a product of a number of communicating mobile terminals with a signal transmission duration is equal to an energy buffer charging duration.

Ein Zugangssystem für ein Fahrzeug umfasst wenigstens einen fahrzeugintegrierten Transceiver, wobei der wenigstens eine fahrzeugintegrierte Transceiver dazu eingerichtet ist, ultrabreitbandmodulierte Signale zu senden und zu empfangen. Das Zugangssystem umfasst ferner eine fahrzeuginterne Recheneinheit, welche dazu eingerichtet ist, vom wenigstens einen fahrzeuginternen Transceiver empfangene Daten auszuwerten und in Abhängigkeit dieser Daten wenigstens eine Türverriegelungseinrichtung des Fahrzeugs und/oder eine Motorstarteinrichtung des Fahrzeugs zu betätigen. Zudem sind ein erstes mobiles Endgerät und wenigstens ein zweites mobiles Endgerät Teil des Zugangssystems, wobei die mobilen Endgeräte jeweils einen Energiepuffer und einen Transceiver umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, bei einem ausreichend aufgeladenen Energiepuffer ultrabreitbandmodulierte Signale zu senden und/oder zu empfangen. Erfindungsgemäß sind der wenigstens eine fahrzeugintegrierte Transceiver, die fahrzeuginterne Recheneinheit sowie das erste und das wenigstens zweite mobile Endgerät dazu eingerichtet, ein im vorigen beschriebenes Verfahren auszuführen. Dabei wird die Kommunikation zwischen Fahrzeug und mobilen Endgeräten, bzw. den jeweils vom Fahrzeug und den mobilen Endgeräten umfassten Transceivern, durch die Recheneinheit koordiniert.An access system for a vehicle comprises at least one vehicle-integrated transceiver, the at least one vehicle-integrated transceiver being configured to transmit and receive ultra-wideband-modulated signals. The access system further comprises a vehicle-internal computing unit which is set up to evaluate data received from the at least one vehicle-internal transceiver and to actuate at least one door locking device of the vehicle and / or an engine starting device of the vehicle as a function of this data. In addition, a first mobile terminal and at least one second mobile terminal are part of the access system, the mobile terminals each comprising an energy buffer and a transceiver which is configured to send and / or receive ultra-wideband modulated signals when the energy buffer is sufficiently charged. According to the invention, the at least one vehicle-integrated transceiver, the vehicle-internal computing unit and the first and the at least second mobile terminal are set up to carry out a method described above. The communication between the vehicle and the mobile terminals, or the transceivers comprised by the vehicle and the mobile terminals, is coordinated by the processing unit.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Zugangssystems sieht vor, dass der Energiepuffer ein Kondensator ist. Generell können als Energiepuffer auch beispielsweise Akkus verwendet werden. Bevorzugt werden solche Akkus verwendet, die einen besonders geringen Innenwiderstand aufweisen. Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung wird jedoch ein Kondensator als Energiepuffer benutzt, da dieser einen noch geringeren Innenwiderstand als ein entsprechender Akku aufweist, wodurch eine hohe Leistung besonders schlagartig abgerufen werden kann. Zudem stellen Kondensatoren vergleichsweise günstige elektronische Bauelemente dar.An advantageous development of the access system provides that the energy buffer is a capacitor. In general, batteries, for example, can also be used as an energy buffer. Batteries that have a particularly low internal resistance are preferably used. According to the advantageous development, however, a capacitor is used as an energy buffer, since it has an even lower internal resistance than a corresponding accumulator, so that high power can be called up particularly suddenly. In addition, capacitors are comparatively inexpensive electronic components.

Bevorzugt ist ein mobiles Endgerät als Funkschlüssel ausgeführt. Generell kann als mobiles Endgerät ein beliebiges mobiles Endgerät wie ein Smartphone, Laptop, Tablet oder dergleichen verwendet werden. Solche Geräte weisen jedoch oftmals Energiespeicher wie Akkus auf, die einen höheren Strom als eine Knopfzelle bereitstellen können. Somit ist typischerweise bei einem Smartphone kein Energiepuffer zum Bereitstellen eines Stroms in Höhe von 100 mA oder größer notwendig, wodurch sich ein Signalaustausch zwischen Smartphone und Fahrzeug so kurz hintereinander umsetzen lässt, dass auch eine sequentielle Kommunikation zweier Smartphones mit dem Fahrzeug nicht länger dauert als die erfindungsgemäße im Wesentlichen zeitgleich ablaufende Kommunikation zweier mobiler Endgeräte mit dem Fahrzeug. Da ein Funkschlüssel in der Regel nur eine Knopfelle als Energiespeicher umfasst, benötigt ein Funkschlüssel den Energiepuffer, um ultrabreitbandmodulierte Signale austauschen zu können. So lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Funkschlüssel besonders nutzbringend einsetzen.A mobile terminal is preferably designed as a radio key. In general, any mobile device such as a smartphone, laptop, tablet or the like can be used as the mobile terminal. However, such devices often have energy stores such as rechargeable batteries, which can provide a higher current than a button cell. Typically, a smartphone does not need an energy buffer to provide a current of 100 mA or greater, which means that a signal exchange between smartphone and vehicle can be implemented so quickly in succession that sequential communication between two smartphones with the vehicle does not take longer than that communication of two mobile terminals with the vehicle that occurs essentially at the same time according to the invention. Since a radio key usually only has a button cell as an energy store, a radio key needs the energy buffer in order to be able to exchange ultra-broadband modulated signals. The method according to the invention can thus be used particularly effectively with a radio key.

Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeug ein im vorigen beschriebenes Zugangssystem. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein beliebiges Fahrzeug wie einen Pkw, Lkw, Transporter, Bus, Motorrad oder dergleichen handeln. Insbesondere umfasst ein solches Fahrzeug mehrere fahrzeuginterne Transceiver und kann dadurch eine Relativposition eines mobilen Endgeräts zum Fahrzeug ermitteln. So kann das Fahrzeug beispielsweise feststellen, dass ein erstes mobiles Endgerät näher zur einer Fahrertür lokalisiert ist, als zu einer Beifahrertür, woraufhin nach Betätigen eines Türentriegelungskopfes auf dem mobilen Endgerät nur die Fahrertür des Fahrzeugs entriegelt wird und die Beifahrertür verriegelt bleibt.According to the invention, a vehicle comprises an access system described above. The vehicle can be any vehicle such as a car, truck, van, bus, motorcycle or the like. In particular, such a vehicle comprises several transceivers inside the vehicle and can thereby determine a relative position of a mobile terminal to the vehicle. For example, the vehicle can determine that a first mobile terminal is located closer to a driver's door than to a passenger's door, whereupon only the driver's door of the vehicle is unlocked and the passenger's door remains locked after actuating a door unlocking head on the mobile terminal.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Zugangssystems und des Fahrzeugs ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.Further advantageous configurations of the method according to the invention, of the access system according to the invention and of the vehicle also result from the exemplary embodiments, which are described in more detail below with reference to the figures.

FigurenlisteFigure list

  • 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, welches mit zwei mobilen Endgeräten eine Ultrabreitbandkommunikation durchführt; 1 a plan view of a vehicle according to the invention, which carries out ultra-broadband communication with two mobile terminals;
  • 2 eine Prinzipdarstellung einer sequentiellen und einer im Wesentlichen parallelen Ultrabreitbandkommunikation zwischen dem Fahrzeug und den mobilen Endgeräten und einem jeweils hierzu erforderlichen Zeitbedarf; und 2 a schematic diagram of a sequential and a substantially parallel ultra-wideband communication between the vehicle and the mobile terminals and the time required for this in each case; and
  • 3 eine detaillierte Prinzipdarstellung der im Wesentlichen parallelen Ultrabreitbandkommunikation aus 2. 3 a detailed schematic diagram of the essentially parallel ultra-broadband communication 2 .

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 2, welches mehrere fahrzeugintegrierte Transceiver 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 umfasst. In einer Umgebung des Fahrzeugs 2 halten sich eine erste Person 4.1 und eine zweite Person 4.2 auf. Die erste und die zweite Person 4,1, 4.2 sind jeweils in Besitz eines mobilen Endgeräts 1.1, 1.2, hier in Form eines Funkschlüssels, mit dem sich das Fahrzeug 2 öffnen und starten lässt. Zum Öffnen des Fahrzeugs 2 wird eine Bedieneinrichtung eines der mobilen Endgeräte 1.1, 1.2, beispielsweise ein Knopf, betätigt. Durch Betätigen des Knopfes wird eine Ultrabreitbandkommunikation zwischen einem jeweiligen mobilen Endgerät 1.1, 1.2 und dem Fahrzeug 2, beziehungsweise vom Fahrzeug 2 und den mobilen Endgeräten 1.1 und 1.2 umfassten Transceivern 3.1-3.5 initiiert. Während der Kommunikation tauscht das Fahrzeug 2 mit den mobilen Endgeräten 1.1, 1.2 ultrabreitbandmodulierte Signale aus, wobei durch eine Laufzeitauswertung der Signale Abstände zwischen den mobilen Endgeräten 1.1. und 1.2 zu den vom Fahrzeug 2 umfassten Transceivern 3.1 - 3.5 ermittelt werden, wobei in 1 die Abstände d11 , d15 dargestellt sind. 1 shows a vehicle according to the invention 2 , which has several in-vehicle transceivers 3.1 , 3.2 , 3.3 , 3.4 , 3.5 includes. In an area surrounding the vehicle 2 keep yourself a first person 4.1 and a second person 4.2 on. The first and the second person 4.1 , 4.2 are each in possession of a mobile device 1.1 , 1.2 , here in the form of a remote control key that the vehicle uses 2 open and start. To open the vehicle 2 becomes an operating device for one of the mobile terminals 1.1 , 1.2 , for example a button, operated. By pressing the button, ultra-broadband communication is established between a respective mobile terminal 1.1 , 1.2 and the vehicle 2 , or from the vehicle 2 and mobile devices 1.1 and 1.2 included transceivers 3.1-3.5 initiated. The vehicle swaps during communication 2 with the mobile devices 1.1 , 1.2 ultra-wideband modulated signals, whereby the distances between the mobile devices are achieved by evaluating the signal transit time 1.1 . and 1.2 to those from the vehicle 2 included transceivers 3.1 - 3.5 can be determined, whereby in 1 the distances d 11 , d 15 are shown.

Das Ermitteln der Abstände der mobilen Endgeräte 1.1, 1.2 zum Fahrzeug 2 erlaubt ein Ausführen von Funktionen, welche von einer Relativposition der mobilen Endgeräte 1.1, 1.2 zum Fahrzeug 2 abhängig sind, wie beispielsweise ein selektives Türöffnen vom Fahrzeug 2 umfasster Türen. In dem Beispiel in 1 befindet sich die zweite Person 4.2 näher am Fahrzeug 2 als die erste Person 4.1. Möchte nun die erste Person 4.1 das Fahrzeug 2 öffnen, ist dies nicht möglich, da das Fahrzeug 2 erkennt, dass die erste Person 4.1 bzw. das erste mobile Endgerät 1.1 zu weit vom Fahrzeug 2 entfernt ist. Die zweite Person 4.2 kann jedoch das Fahrzeug 2 entsperren, da das zweite mobile Endgerät 1.2 ausreichend nahe am Fahrzeug 2 positioniert ist.Determining the distances between the mobile devices 1.1 , 1.2 to the vehicle 2 allows functions to be carried out which depend on a relative position of the mobile terminals 1.1 , 1.2 to the vehicle 2 are dependent, such as selective door opening from the vehicle 2 covered doors. In the example in 1 is the second person 4.2 closer to the vehicle 2 as the first person 4.1 . Now I want the first person 4.1 the vehicle 2 open, this is not possible because the vehicle 2 realizes that first person 4.1 or the first mobile device 1.1 too far from the vehicle 2 away. The second person 4.2 however, the vehicle can 2 unlock as the second mobile device 1.2 sufficiently close to the vehicle 2 is positioned.

Generell ist es auch möglich, dass das erste mobile Endgerät 1.1 einen Befehl zum Öffnen der Fahrzeugtüren ausgibt, und das Fahrzeug 2 daraufhin beide mobile Endgeräte 1.1, 1.2 detektiert und einen jeweiligen Abstand zu den mobilen Endgeräten 1.1 und 1.2 bestimmt. Hierzu ist es nicht unbedingt erforderlich, dass auch die zweite Person 4.2 eine entsprechende Eingabe im zweiten mobilen Endgerät 1.2 tätigen muss. Dabei stellt sich die Frage, wann welcher Transceiver 3.1-3.5 mit den von den mobilen Endgeräten 1.1, 1.2 umfassten Transceivern kommuniziert, da ein gleichzeitiger Signalaustausch zwischen mehreren Transceivern nicht möglich ist.In general, it is also possible that the first mobile device 1.1 issues a command to open the vehicle doors, and the vehicle 2 then both mobile devices 1.1 , 1.2 detected and a respective distance to the mobile devices 1.1 and 1.2 certainly. For this it is not absolutely necessary that the second person 4.2 a corresponding entry in the second mobile terminal 1.2 must do. The question arises, when which transceiver 3.1-3.5 with those of the mobile devices 1.1 , 1.2 included transceivers, since a simultaneous exchange of signals between several transceivers is not possible.

So zeigt 2 eine sequentielle Kommunikation 5 der mobilen Endgeräte 1.1 und 1.2 mit dem Fahrzeug 2 sowie eine im Wesentlichen parallele Kommunikation 6 zwischen den mobilen Endgeräten 1.1, 1.2 mit dem Fahrzeug 2. Bei der sequentiellen Kommunikation 5 tauschen zur Kommunikation zuerst das erste mobile Endgerät 1.1 mit dem Fahrzeug 2, und dann das zweite mobile Endgerät 1.2 mit dem Fahrzeug 2 jeweils eine Signalsequenz 7 aus. Dies resultiert in einem Zeitbedarf t1 zur vollständigen Kommunikation der mobilen Endgeräte 1.1, 1.2 mit dem Fahrzeug 2. Bei der im Wesentlichen parallelen Kommunikation 6 kommunizieren die mobilen Endgeräte 1.1, 1.2 im Wesentlichen zeitgleich mit dem Fahrzeug 2. Dies erfordert einen Zeitbedarf t2 , der kürzer ist als der Zeitbedarf t1 . Die Signalsequenzen 7 werden dabei parallel ausgetauscht, wobei einzelne von den verschiedene mobilen Endgeräten 1.1, 1.2 durchgeführte Signalübertragungen in den Signalsequenzen 7 zeitversetzt zueinander erfolgen, was in 3 detailliert dargestellt ist.So shows 2 a sequential communication 5 of mobile devices 1.1 and 1.2 with the vehicle 2 as well as essentially parallel communication 6 between the mobile devices 1.1 , 1.2 with the vehicle 2 . With sequential communication 5 first exchange the first mobile device for communication 1.1 with the vehicle 2 , and then the second mobile terminal 1.2 with the vehicle 2 one signal sequence each 7th out. This results in a time requirement t 1 for complete communication between mobile devices 1.1 , 1.2 with the vehicle 2 . In the case of essentially parallel communication 6 the mobile devices communicate 1.1 , 1.2 essentially at the same time as the vehicle 2 . This takes time t 2 which is shorter than the time required t 1 . The signal sequences 7th are exchanged in parallel, with some of the different mobile devices 1.1 , 1.2 carried out signal transmissions in the signal sequences 7th take place with a time delay, which is 3 is shown in detail.

So wird aus 3 ersichtlich, dass jeweils das mobile Endgerät 1.1 und 1.2 genau dann einen Signalaustausch UWB mit dem Fahrzeug 2 durchführen, während ein Energiepuffer des jeweiligen anderen mobilen Endgeräts 1.1, 1.2 geladen wird. Der Ladevorgang ist in 3 dabei durch das Bezugszeichen C erkenntlich. Hierdurch lässt sich die Zeitdauer t1 auf die Zeitdauer t2 reduzieren. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, dass mehr als zwei mobile Endgeräte 1.1,1.2 mit dem Fahrzeug 2 kommunizieren. Eine hierzu eingesetzte maximale Anzahl mobiler Endgeräte 1.1, 1.2 ist begrenzt durch die Dauer des Ladevorgangs C und die Dauer eines Signalaustauschs UWB. Benötigt ein Signalaustausch UWB beispielsweise 0,2 Millisekunden und dauert das Laden des Energiepuffers beispielsweise 4 Millisekunden, so können bis zu 20 mobile Endgeräte im Wesentlichen parallel mit dem Fahrzeug 2 kommunizieren, ohne die Zeitdauer t2 zu verlängern.This is how it turns out 3 it can be seen that in each case the mobile device 1.1 and 1.2 exactly then a signal exchange UWB with the vehicle 2 perform while an energy buffer of the respective other mobile terminal 1.1 , 1.2 is loaded. The loading process is in 3 recognizable by the reference symbol C. This allows the duration t 1 on the duration t 2 to reduce. With the aid of the method according to the invention, it is also possible that more than two mobile terminals 1.1 , 1.2 with the vehicle 2 communicate. A maximum number of mobile devices used for this purpose 1.1 , 1.2 is limited by the duration of the charging process C and the duration of a signal exchange UWB. If a signal exchange UWB requires 0.2 milliseconds, for example, and the charging of the energy buffer takes 4 milliseconds, for example, then up to 20 mobile terminals can be used essentially in parallel with the vehicle 2 communicate without the length of time t 2 to extend.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016215934 A1 [0006]DE 102016215934 A1 [0006]

Claims (7)

Verfahren zur Verringerung eines für eine Ultrabreitbandkommunikation erforderlichen Zeitbedarfs (t1, t2), wobei wenigstens zwei mobile Endgeräte (1.1, 1.2) jeweils mit einem Fahrzeug (2) ultrabreitbandmodulierte Signale austauschen und zur Bestimmung jeweils eines Abstands (d11, d15) der mobilen Endgeräte (1.1, 1.2) zum Fahrzeug (2) eine Laufzeit der jeweils zwischen den mobilen Endgeräten (1.1, 1.2) und dem Fahrzeug (2) übertragenen ultrabreitbandmodulierten Signalen ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei mobile Endgeräte (1.1, 1.2) im Wesentlichen zeitgleich mit dem Fahrzeug (2) kommunizieren, wobei ein Signalaustausch (UWB) zwischen jeweils einem der mobilen Endgeräte (1.1, 1.2) und dem Fahrzeug (2) nur dann erfolgt, wenn jeweils ein Energiepuffer sämtlicher übrigen mobilen Endgeräte geladen wird.Method for reducing the time required for ultra-broadband communication (t 1 , t 2 ), with at least two mobile terminals (1.1, 1.2) each exchanging ultra-broadband-modulated signals with a vehicle (2) and for determining a distance (d 11 , d 15 ) of the mobile terminals (1.1, 1.2) to the vehicle (2), a transit time of the ultra-broadband modulated signals transmitted between the mobile terminals (1.1, 1.2) and the vehicle (2) is evaluated, characterized in that at least two mobile terminals (1.1, 1.2 ) communicate essentially at the same time with the vehicle (2), with a signal exchange (UWB) between each of the mobile terminals (1.1, 1.2) and the vehicle (2) only taking place if an energy buffer from all other mobile terminals is charged. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche mobilen Endgeräte sequentiell zwischen Signalaustausch (UWB) und Laden (C) des Energiepuffers gewechselt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that all mobile terminals are switched sequentially between signal exchange (UWB) and charging (C) of the energy buffer. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei mobile Endgeräte (1.1, 1.2) abwechselnd Signale mit dem Fahrzeug (2) austauschen.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least two mobile terminals (1.1, 1.2) alternately exchange signals with the vehicle (2). Zugangssystem für ein Fahrzeug (2) mit: - wenigstens einem fahrzeugintegrierten Transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5), wobei der wenigstens eine fahrzeugintegrierte Transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) dazu eingerichtet ist ultrabreitbandmodulierte Signale zu senden und zu empfangen; - einer fahrzeuginternen Recheneinheit, welche dazu eingerichtet ist vom wenigstens einen fahrzeuginternen Transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) empfangene Daten auszuwerten und in Abhängigkeit dieser Daten wenigstens eine Türverriegelungseinrichtung des Fahrzeugs (2) und/oder eine Motorstarteinrichtung des Fahrzeugs (2) zu betätigen; - einem ersten mobilen Endgerät (1.1), wobei das erste mobile Endgerät (1.1) einen Energiepuffer und einen Transciever umfasst, welcher dazu eingerichtet bei einem ausreichend aufgeladenen Energiepuffer ultrabreitbandmodulierte Signale zu senden und/oder zu empfangen; und - wenigstens einem zweiten mobilen Endgerät (1.2), wobei das zweite mobile Endgerät (1.2) einen Energiepuffer und einen Transceiver umfasst, welcher dazu eingerichtet bei einem ausreichend aufgeladenen Energiepuffer ultrabreitbandmodulierte Signale zu senden und/oder zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine fahrzeuginterne Transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5), die fahrzeuginterne Recheneinheit, das erste mobile Endgerät (1.1) und wenigstens ein zweites mobiles Endgerät (1.2) dazu eingerichtet sind ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.Access system for a vehicle (2) with: - at least one vehicle-integrated transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5), the at least one vehicle-integrated transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) being set up to send ultra-wideband modulated signals and to receive; - a vehicle-internal computing unit which is set up to evaluate data received from the at least one vehicle-internal transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) and, depending on this data, at least one door locking device of the vehicle (2) and / or an engine starting device of the vehicle (2 ) to operate; - A first mobile terminal (1.1), wherein the first mobile terminal (1.1) comprises an energy buffer and a transcever, which is set up to send and / or receive ultra-wideband-modulated signals when the energy buffer is sufficiently charged; - At least one second mobile terminal (1.2), wherein the second mobile terminal (1.2) comprises an energy buffer and a transceiver, which is set up to send and / or receive ultra-wideband-modulated signals when the energy buffer is sufficiently charged, characterized in that the at least a vehicle-internal transceiver (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5), the vehicle-internal processing unit, the first mobile terminal (1.1) and at least one second mobile terminal (1.2) are set up for a method according to one of the Claims 1 to 3 execute. Zugangssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiepuffer ein Kondensator ist.Access system according to Claim 4 , characterized in that the energy buffer is a capacitor. Zugangssystem nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein mobiles Endgerät (1.1, 1.2) in Form eines Funkschlüssels.Access system according to Claim 4 or 5 , characterized by a mobile terminal (1.1, 1.2) in the form of a radio key. Fahrzeug (2), gekennzeichnet durch ein Zugangssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6.Vehicle (2), characterized by an access system according to one of the Claims 4 to 6 .
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