-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem zur Bereitstellung einer Fahrzeugzugangsfunktionalität eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Fahrzeugzugangssysteme wie Passive-Keyless-Entry (PKE) und Passive-Entry-Passive-Start (PEPS) nutzen in vielen Fällen ein Mobilgerät wie einen elektronischen Schlüssel zur Identifikation und Ortung eines Bedieners des Kraftfahrzeugs. Das in Rede stehende Sensorsystem basiert auf dem Einsatz von Ultrabreitband (Ultra-Wideband, „UWB“)-Modulen, welche insbesondere eine besonders genaue Ortung des Bedieners ermöglichen, wobei auf Grundlage der Ortung die Fahrzeugzugangsfunktionalität bereitgestellt werden kann.
-
Das Sensorsystem weist hierbei mehrere UWB-Module auf, welche im montierten Zustand an vorgegebenen Positionen am Kraftfahrzeug und beispielsweise um den Umfang des Kraftfahrzeugs verteilt angeordnet sind, womit unter anderem der Empfangs- und Sendebereich des Sensorsystems optimiert wird. Da das in Rede stehende Sensorsystem insbesondere eine Interaktion des Bedieners mit einer Klappe des Kraftfahrzeugs betrifft, können einzelne oder auch alle UWB-Module an verstellbaren Klappen angeordnet sein. Der Begriff „Klappe“ eines Kraftfahrzeugs ist vorliegend weit zu verstehen. Er umfasst nicht nur Heckklappen und Heckdeckel, sondern auch Türen, insbesondere Seitentüren, und Seitenspiegel. Eine Klappe in diesem Sinne kann schwenkbar oder verschiebbar an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angelenkt sein.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das in Rede stehende Sensorsystem derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Betrieb des Sensorsystems und insbesondere die Genauigkeit einer Ortung mittels des Sensorsystems weiter optimiert wird.
-
Das obige Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
-
Die Erfindung geht davon aus, dass mindestens eines der UWB-Module als bewegliches UWB-Modul im montierten Zustand an einer verstellbaren Klappe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, sodass mit einem Verstellen der Klappe auch die Position des beweglichen UWB-Moduls veränderlich ist. Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass eine Änderung der Position des beweglichen UWB-Moduls durch ein Verstellen der Klappe bei Bereitstellung der Fahrzeugzugangsfunktionalität berücksichtigt wird, wobei die Position insbesondere ebenfalls durch das Sensorsystem ermittelt werden kann.
-
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Steueranordnung dafür eingerichtet ist, eine Positionsermittlung des beweglichen UWB-Moduls relativ zum restlichen Kraftfahrzeug vorzunehmen und die Fahrzeugzugangsfunktionalität abhängig von der ermittelten Position des beweglichen UWB-Moduls bereitzustellen.
-
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 ein Kraftfahrzeug mit einem vorschlagsgemäßen Sensorsystem in einer schematischen Draufsicht.
-
Die Erfindung betrifft die Bereitstellung einer Fahrzeugzugangsfunktionalität mittels eines Sensorsystems 1, welches auf der UWB-Technologie basiert und insbesondere zur Ortung eines Bedieners außerhalb und/oder innerhalb des Kraftfahrzeugs 2 eingesetzt wird.
-
Das in den Figuren dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft ein Sensorsystem 1 zur Bereitstellung einer Fahrzeugzugangsfunktionalität eines Kraftfahrzeugs 2, das Sensorsystem 1 aufweisend mehrere UWB-Module 3, welche zum Senden und Empfangen von UWB-Signalen eingerichtet und im montierten Zustand zueinander beabstandet an vorgegebenen Positionen am Kraftfahrzeug 2 angeordnet sind, sowie eine Steueranordnung 4 zur Ansteuerung der UWB-Module 3 und zur Bereitstellung der Fahrzeugzugangsfunktionalität mittels der UWB-Module 3, wobei mindestens eines der UWB-Module 3 als bewegliches UWB-Modul 5 im montierten Zustand an einer über eine Klappenkinematik 6 verstellbaren Klappe 7 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist, sodass das bewegliche UWB-Modul 5 mit einem Verstellen der Klappe 7 relativ zum restlichen Kraftfahrzeug 2 verstellbar ist.
-
Die Fahrzeugzugangsfunktionalität steht allgemein im Zusammenhang mit dem Zugriff eines Bedieners auf das Kraftfahrzeug 2, insbesondere betreffend das Entriegeln, Öffnen oder Schließen der Klappe 7, das Aufwecken einer Fahrzeugelektronik sowie das Anlassen des Fahrantriebs oder dergleichen. Ebenfalls die Fahrzeugzugangsfunktionalität mit dem Sichern wie einem Verriegeln beim Verlassen des Kraftfahrzeugs 2 durch den Bediener im Zusammenhang stehen.
-
Die UWB-Module 3 sind für den Betrieb mit der UWB-Technologie und insbesondere für eine Kommunikation im Frequenzbereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz eingerichtet. Bei den UWB-Signalen handelt es sich vorzugsweise um Pulse mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz, weiter vorzugsweise mit einer Zeitdauer in der Größenordnung von Nanosekunden. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der UWB-Module 3 aufweisend eine für den UWB-Betrieb vorgesehenen Antennenanordnung sowie eine, beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltete, Sensorsteuerung zur Ansteuerung der Antennenanordnung.
-
Die UWB-Module 3 sind zur beabstandeten Anordnung am Kraftfahrzeug 2 vorgesehen, womit das Sensorsystem 1 im Betrieb auf mehrere, räumliche verteilte UWB-Module 3 zurückgreifen kann. Durch die beabstandete Anordnung kann ein erweiterter Erfassungs- und Sendebereich des Sensorsystems 1 abgedeckt werden. Zudem kann die beabstandete Anordnung der UWB-Module 3 in einer Ortung genutzt werden, beispielsweise im Rahmen einer Triangulation oder unter Berücksichtigung einer Redundanz der UWB-Module 3. Mit der Anordnung an vorgegebenen Positionen ist gemeint, dass zumindest ein Teil der Freiheitsgrade der relativen Anordnung der UWB-Module 3 zueinander vorbestimmt ist. Die vorgegebenen Positionen können hierbei hinterlegt sein und bei einer Ortung, insbesondere einer Triangulation oder dergleichen, berücksichtigt werden.
-
Die Steueranordnung 4 dient der Ansteuerung der UWB-Module 3 und bewirkt eine Bereitstellung der Fahrzeugzugangsfunktionalität. In der Zeichnung ist die Steueranordnung 4 beispielhaft als zentrales Steuermodul dargestellt, welches in Kommunikation mit den UWB-Modulen 3 steht. Ebenfalls kann zumindest ein Teil der Steuerfunktionen dezentral durch die angesprochenen Sensorsteuerungen oder auch durch ein Türsteuergerät oder eine Kraftfahrzeugsteuerung umgesetzt werden. Insofern ist unter dem Begriff „Steueranordnung“ auch die Gesamtheit von Komponenten zusammengefasst, welche der Ansteuerung der UWB-Module 3 dient. Die Ansteuerung der UWB-Module 3 kann hierbei, wie bereits angesprochen, der Kommunikation im Rahmen der Authentifizierung und auch der Ortung des Bedieners dienen. Die UWB-Module 3 können ebenfalls für einen Radarbetrieb eingerichtet sein.
-
Mindestens eines der UWB-Module 3 ist zur Anordnung an einer Klappe 7 vorgesehen, welches vorliegend als „bewegliches“ UWB-Modul 5 bezeichnet wird. Zum Verständnis des Begriffs „Klappe“ wird auf die einleitenden Ausführungen verwiesen. In der Zeichnung sind Seitentüren, Hecktüren sowie eine Heckklappe als Klappen 7 des Kraftfahrzeugs 2 dargestellt, wobei sich die folgenden Ausführungen beispielhaft auf eine Seitentür beziehen. Die Klappe 7 ist über eine Klappenkinematik 6 verstellbar, hier verstellbar zwischen einer geschlossenen Klappenstellung und einer geöffneten Klappenstellung, am Kraftfahrzeug 2 im Übrigen angeordnet.
-
Unter dem Begriff „Klappenkinematik“ sind alle Komponenten zusammengefasst, welche die Bewegung der Klappe 7 erlauben. Das Verstellen der Klappe 7 kann mit einem einzigen Freiheitsgrad (beispielsweise eine Winkelstellung um eine Schwenkachse) oder mit mehreren Freiheitsgraden (beispielsweise in einer kombinierten Translations- und Schwenkbewegung einer Schiebetür) erfolgen.
-
Mit der Anordnung des beweglichen UWB-Moduls 5 erfolgt mit einem Verstellen der Klappe 7 auch ein Verstellen des beweglichen UWB-Moduls 5 relativ zum Kraftfahrzeug 2 im Übrigen und insbesondere auch zu den weiteren UWB-Modulen 3 des Sensorsystems 1. Die Relativposition des beweglichen UWB-Moduls 5 zu den weiteren UWB-Modulen 3 ist folglich veränderlich. Grundsätzlich können auch mehrere bewegliche UWB-Module 5 vorgesehen sein. Ebenfalls können statische UWB-Module 8 vorgesehen sein, welche relativ zum Kraftfahrzeug 2 im Übrigen unbeweglich angeordnet sind, beispielsweise an der Karosserie. Vorzugsweise weist das Sensorsystem 1 mindestens ein bewegliches UWB-Modul 5 und mindestens ein statisches UWB-Modul 8 auf.
-
Wesentlich ist nun, dass die Steueranordnung 4 dafür eingerichtet ist, eine Positionsermittlung des beweglichen UWB-Moduls 5 relativ zum restlichen Kraftfahrzeug 2 vorzunehmen und die Fahrzeugzugangsfunktionalität abhängig von der ermittelten Position des beweglichen UWB-Moduls 5 bereitzustellen.
-
Somit wird der Umstand, dass die Relativposition des beweglichen UWB-Moduls 5 zu den weiteren UWB-Modulen 3 veränderlich ist, bei der Bereitstellung der Fahrzeugzugangsfunktionalität, etwa einer Ortung, berücksichtigt. Die Bereitstellung der Fahrzeugzugangsfunktionalität kann damit insbesondere auch unabhängig von der jeweiligen Klappenstellung zuverlässig erfolgen.
-
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steueranordnung 4 dafür eingerichtet ist, die Positionsermittlung des beweglichen UWB-Moduls 5 anhand eines Austauschs von UWB-Signalen des beweglichen UWB-Moduls 5 mit mindestens einem weiteren UWB-Modul 3 vorzunehmen, vorzugsweise, dass die Steueranordnung 4 anhand des Austauschs von UWB-Signalen eine Abstandsbestimmung und/oder Winkelbestimmung zwischen dem beweglichen UWB-Modul 5 und dem mindestens einem weiteren UWB-Modul 3 vornimmt.
-
Folglich wird eine Positionsbestimmung auf Grundlage der UWB-Technologie genutzt, um einen Rückschluss auf die Position des beweglichen UWB-Moduls 5 zu erhalten. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das mindestens eine weitere UWB-Modul 3 mindestens ein statisches UWB-Modul 8, sodass die Positionsbestimmung mit einem festen Referenzpunkt erfolgen kann. Denkbar ist allerdings auch ein Austausch von UWB-Signalen zwischen mehreren beweglichen UWB-Modulen 5 zur Positionsbestimmung.
-
Eine Abstandsbestimmung kann auf Grundlage einer Time-of-Flight-(ToF)-Messung der UWB-Signale vorgenommen werden, insbesondere anhand einer Time-Difference-of-Arrival-Methode und/oder einer Two-Way-Ranging-Methode. Eine Winkelbestimmung wird beispielsweise anhand einer Angle-of-Arrival-Methode und/oder einer Phase-Difference-of-Arrival-Methode vorgenommen. Für eine Winkelbestimmung weist vorzugsweise mindestens eines der UWB-Module 3 eine Antennenanordnung mit mehreren, zueinander beabstandeten Antennen auf, welche eine Winkelauflösung von UWB-Signalen erlaubt. Eine Winkelbestimmung kann ebenfalls über mehrere weitere UWB-Module 3 erfolgen.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Sensorsystem 1 mindestens einen Klappensensor aufweist, welcher im montierten Zustand der Klappe 7 zugeordnet ist und zum Erfassen des Verstellens der Klappe 7 eingerichtet ist, und dass die Steueranordnung 4 dafür eingerichtet ist, die Positionsermittlung des beweglichen UWB-Moduls 5 anhand des Erfassens des Verstellens durch den Klappensensor auszulösen und/oder vorzunehmen, vorzugsweise, dass der Klappensensor als Schlosszustandssensor eines der Klappe 7 zugeordneten Kraftfahrzeugschlosses, als Bewegungssensor, insbesondere Gyro-Sensor, und/oder als Positionssensor ausgestaltet ist.
-
Beispielsweise kann anhand des Schlosszustandssensors erkannt werden, dass sich die Klappe 7 nicht in der vollständig geschlossenen Stellung befindet und somit eine Positionsermittlung des der Klappe 7 zugeordneten, beweglichen UWB-Moduls 5 erforderlich sein kann. Über einen Bewegungssensor wie ein Beschleunigungssensor, insbesondere einen Gyro-Sensor, kann ebenfalls ein Verstellen der Klappe 7 erfasst und die Positionsermittlung ausgelöst werden. Ein Positionssensor kann beispielsweise der Klappenkinematik 6 zugeordnet sein und die Klappenstellung, beispielsweise einen Klappenwinkel, direkt oder indirekt bestimmen.
-
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steueranordnung 4 über ein Klappenkinematikmodell der Klappenkinematik 6 verfügt und dass die Steueranordnung 4 dafür eingerichtet ist, die Positionsermittlung des beweglichen UWB-Moduls 5 anhand des Klappenkinematikmodells vorzunehmen.
-
Bei dem Klappenkinematikmodell handelt es sich insbesondere um eine numerische Beschreibung der Position des beweglichen UWB-Moduls 5 in Abhängigkeit der Klappenstellung. Insbesondere kann bei einer Klappenkinematik 6 mit lediglich einem Freiheitsgrad bereits eine einfache Abstandsmessung zwischen dem beweglichen UWB-Modul 5 und mindestens einem weiteren UWB-Modul 3 ausreichen, um die Positionsermittlung vorzunehmen. Entsprechend können auch UWB-Module 3 mit nur einer einzigen Antenne verwendet werden. Das Klappenkinematikmodell bildet hier beispielsweise die Bahn ab, auf der sich das bewegliche UWB-Modul 5 mit einem Verstellen der Klappe 7 bewegen kann, womit die Abstandsbestimmung zumindest für einen Teil der Bahn eine dreidimensionale Positionsermittlung für das bewegliche UWB-Modul 5 erlaubt.
-
Ebenfalls kann die Positionsbestimmung lediglich mittels des Klappensensors und anhand des Klappenkinematikmodells vorgenommen werden. Beispielsweise wird mindestens ein Freiheitsgrad (beispielsweise eine Winkelstellung) mittels des Klappensensors erfasst und hieraus die Position des beweglichen UWB-Moduls 5 anhand des Klappenkinematikmodells ermittelt.
-
Weiter kann das Klappenkinematikmodell sowohl im Zusammenhang mit einem Austausch von UWB-Signalen des beweglichen UWB-Moduls 5 mit mindestens einem weiteren UWB-Modul 3 als auch mit der Verwendung eines Klappensensors genutzt werden. Beispielsweise kann die Positionsermittlung bei einer Klappenkinematik 6 mit mehreren Freiheitsgraden vorgenommen und/oder auf Grundlage unterschiedlicher Messmethoden ermittelte Positionen miteinander verglichen und somit validiert werden.
-
Die Positionsermittlung kann ebenfalls für die Validierung eines Sensorsignals des Klappensensors eingesetzt werden. Wird beispielsweise anhand des Klappensensors eine Klappenstellung, insbesondere eine Offenstellung und/oder Schließstellung, der Klappe 7 erfasst, kann die Klappenstellung anhand einer Abstandsmessung zu dem beweglichen UWB-Modul 5 anhand von UWB-Signalen mittels der Steueranordnung 4 überprüft werden.
-
Wie bereits angesprochen, ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die von der Steueranordnung 4 bereitgestellte Fahrzeugzugangsfunktionalität eine Ortung eines Bedieners, insbesondere anhand eines vom Bediener mitgeführten Mobilgeräts 9, enthält.
-
Das Mobilgerät 9 kann beispielsweise als elektronischer Schlüssel, Mobiltelefon, PDA, Wearable oder dergleichen ausgestaltet sein. Das Mobilgerät 9 ist für eine UWB-Kommunikation mit den UWB-Modulen 3 eingerichtet, wobei neben der Ortung auch eine Authentifizierung mittels der UWB-Kommunikation vorgenommen werden kann. Alternativ kann die Authentifizierung mittels des Sensorsystems 1 über einen weiteren, vom UWB-Betrieb verschiedenen, Kommunikationsmodus vorgenommen werden. Vorzugsweise weist das Sensorsystem 1 mindestens ein nicht dargestelltes Bluetooth-Modul auf, welches zur Authentifizierung mittels Bluetooth-Kommunikation, vorzugsweise mittels BLE-Kommunikation, genutzt wird.
-
Grundsätzlich kann die Steueranordnung 4 das bewegliche UWB-Modul 5 abhängig von der ermittelten Position deaktivieren, wobei beispielsweise die Ortung mittels der verbleibenden UWB-Module 3 vorgenommen wird. Eine fehlerhafte Ortung aufgrund der Variation in der Position des beweglichen UWB-Moduls 5 wird hiermit ausgeschlossen.
-
Zudem kann die Steueranordnung 4 die Ortung unter Berücksichtigung der ermittelten Position durchführen. Beruht die Ortung beispielsweise auf einer Triangulation, kann die ermittelte Position als Referenzposition für das bewegliche UWB-Modul 5 herangezogen werden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung betreibt die Steueranordnung 4 das bewegliche UWB-Modul 5 bei einer geöffneten Klappenstellung der Klappe 7 als UWB-Tag, welcher beispielsweise einer Hinderniserkennung für weitere Fahrzeuge dienen kann. Weitere Fahrzeuge können entsprechend über eine UWB-Kommunikation darauf aufmerksam gemacht werden, dass beispielsweise eine Klappe 7 des Kraftfahrzeugs 2 geöffnet ist und somit ein potenzielles Hindernis darstellt.
-
Weiter offenbart wird ein Verfahren zum Betrieb des vorschlagsgemäßen Sensorsystems 1. Wesentlich hierbei ist, dass mittels der Steueranordnung 4 eine Positionsermittlung des beweglichen UWB-Moduls 5 relativ zum restlichen Kraftfahrzeug 2 vorgenommen wird und die Fahrzeugzugangsfunktionalität abhängig von der ermittelten Position des beweglichen UWB-Moduls 5 bereitgestellt wird. Auf alle Ausführungen zum Sensorsystem 1 wird verwiesen.
-
Zudem wird ein Kraftfahrzeug 2 mit einem vorschlagsgemäßen Sensorsystem 1 offenbart.
