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Die Erfindung betrifft ein NF-Sendemodul für eine Basisstation einer schlüssellosen Nutzungsberechtigungskontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Senden von Weck- und/oder Ortungssignalen auf einer NF-Funkstrecke über zumindest eine jeweils an einer Endstufe angeschlossenen Antenne. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Senden von Weck- und Ortungssignalen an einen oder mehrere mobile Identifikationsgeber über eine NF-Funkstrecke durch eine Basisstation im Rahmen einer schlüssellosen Nutzungsberechtigungskontrolle durch Senden eines oder mehrerer Signalpulse unter Verwendung eines solchen NF-Sendemoduls.
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Schlüssellose Nutzungsberechtigungskontrollen werden bei Kraftfahrzeugen beispielsweise im Rahmen einer Zugangsberechtigung und/oder im Rahmen einer Fahrberechtigung durchgeführt. Derartige Nutzungsberechtigungskontrolleinrichtungen verfügen über eine kraftfahrzeugseitig angeordnete Basisstation und über einen oder mehrere mobile Identifikationsgeber. Bei solchen schlüssellosen Nutzungsberechtigungskontrolleinrichtungen erfolgt eine Kommunikation zwischen der kraftfahrzeugseitigen Basisstation und dem zumindest einen mobilen Identifikationsgeber in aller Regel auf zwei Funkstrecken – einer Niederfrequenzfunkstrecke (NF-Strecke) und einer Hochfrequenzfunkstrecke (HF-Strecke). Die NF-Strecke wird genutzt, um ein in einem Schlaf- oder Ruhemodus befindlichen Identifikationsgeber zu wecken und in Betriebsbereitschaft zu versetzen und um eine räumliche Ortung des Identifikationsgebers durchzuführen. Die HF-Strecke wird dagegen für die Datenkommunikation zwischen der Basisstation und dem oder den Identifikationsgebern nach erfolgtem Wecken zum Feststellen einer Nutzungsberechtigung genutzt.
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Bei einem Einsatz derartiger Nutzungsberechtigungskontrolleinrichtungen bzw. -verfahren in Kraftfahrzeugen ist es wesentlich, unterscheiden zu können, ob sich der durch die Basisstation geweckte und in Betrieb gesetzte Identifikationsgeber außerhalb des Kraftfahrzeuges oder innerhalb des Kraftfahrzeuges befindet. Um beispielsweise Zutritt zu dem Kraftfahrzeug zu erlangen, ist es notwendig, dass systemseitig erkannt wird, dass sich der Identifikationsgeber außerhalb des Kraftfahrzeuges befindet. Um einen Motorstart durchführen zu können, ist es notwendig, dass systemseitig erkannt wird, dass sich der Identifikationsgradgeber innerhalb des Kraftfahrzeuges befindet. Das Einhalten dieser Bedingungen ist aus berechtigungs- und sicherheitsrelevanten Überlegungen notwendig. Befindet sich bei einem gewünschten Zutritt zu dem Kraftfahrzeug der Identifikationsgeber tatsächlich innerhalb des Kraftfahrzeuges, wird systemseitig jedoch darauf geschlossen, dass dieser außerhalb des Kraftfahrzeuges ist, besteht die Möglichkeit, dass ein Unberechtigter durch Betätigen des Türgriffes, wobei die Zugangsberechtigungskontrolle gestartet wird, ohne weiteres Zutritt zu dem Kraftfahrzeug erlangt. Im Falle eines gewünschten Motorstartes soll sichergestellt sein, dass ein tatsächlich außerhalb des Kraftfahrzeuges befindlicher Identifikationsgeber nicht als im Kraftfahrzeug befindlich systemseitig geortet wird. Es wäre dann grundsätzlich möglich, dass ein Motorstart, beispielsweise durch spielende Kinder, herbeigeführt werden kann, ohne dass ein den Identifikationsgeber tragender Fahrer tatsächlich auf dem Fahrersitz Platz genommen hat. Neben diesen berechtigungs- und sicherheitsrelevanten Aspekten ist eine exakte Ortung, ob sich der Identifikationsgeber innerhalb des Kraftfahrzeuges befindet oder außerhalb ist, auch aus Bedienkomfortgründen gewünscht. Wird systemseitig fälschlicherweise im Rahmen der Ortung darauf geschlossen, dass sich der Identifikationsgeber innerhalb des Kraftfahrzeuges befindet, obwohl sich dieser tatsächlich außerhalb des Kraftfahrzeuges befindet, wird der gewünschte Vorgang, nämlich das Entriegeln des Kraftfahrzeuges oder lediglich der gewünschten Kraftfahrzeugtür nicht durchgeführt. Der Zutritt zum Kraftfahrzeug wird verweigert. Entsprechendes gilt auch bei Fahrberechtigungskontrollverfahren, bei denen ein Motorstart nur dann durchgeführt werden kann, wenn sich innerhalb des Kraftfahrzeuges ein als berechtigt erkannter Identifikationsgeber befindet. Befindet sich dieser dagegen tatsächlich innerhalb des Kraftfahrzeuges und wird systemseitig fälschlicherweise aufgrund der Ortung darauf geschlossen, dass sich dieser außerhalb des Kraftfahrzeuges befindet, ist ein Motorstart blockiert.
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Um diesem Problem begegnen zu können, sind NF-Sendemodule als Teil einer solchen Basisstation entwickelt worden, die pulsweitenmoduliert arbeitend ausgelegt sind. Bei diesen NF-Sendemodulen ist der Spannungseingang der Endstufe an die Bordnetzspannung angeschlossen. Zum Bereitstellen unterschiedlicher Signalstärken bezüglich des Wecksignals und des Ortungssignals verfügt jede Endstufe über zwei wechselweise schaltbare Lastwiderstände, die jeweils über einen Feldeffekttransistor geschaltet werden. Der beim Durchführen des Ortungsverfahrens geschaltete Lastwiderstand dient zum Abgleich einer Innen- und Außenabgrenzung beim Kraftfahrzeug. Daher ist es wesentlich, dass dieser Widerstand so gewählt ist, dass eine sichere Trennung zwischen dem Außenbereich des Kraftfahrzeuges und seinem Innenbereich möglich ist. Um eine sichere Ortung des Identifikationsgebers zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die gesendete Feldstärke konstant ist. Die Bordnetzspannung ist jedoch Schwankungen unterworfen. Zum Ausgleich von Spannungsschwankungen innerhalb des Bordnetzes, die sich ohne weitere Maßnahmen auf die gesendete Feldstärke auswirken würden und somit auch zu unterschiedlichen Ortungsergebnissen bei einer Innen-Außenabgrenzung führen würden, wird das Tastverhältnis der pulsweitenmoduliert gesendeten Signale an die effektiv an der Endstufe anliegende Spannung angepaßt. Um über den gesamten zugelassenen Schwankungsbereich der Bordnetzspannung mit gleicher Feldstärke senden zu können, orientiert man sich an der niedrigst zugelassenen Spannung und betreibt bei dieser Betriebsspannung das NF-Sendemodul mit dem größtmöglichen Tastverhältnis von 50% der pulsweitenmodulierten Signale. Bei normalen und höheren anliegenden Betriebsspannungen wird das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation entsprechend zurückgefahren.
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Ein Betrieb dieser vorbekannten NF-Sendemodule in der beschriebenen Art und Weise bedingt jedoch, dass das System mit nur einem geringen Nutzsignal-Störsignal-Abstand betrieben werden kann, was sich auch beeinträchtigend auf eine Ortungsgenauigkeit auswirken kann. Überdies ist ein Ausgleich schwankender Betriebsspannungen durch Ändern des Tastverhältnisses des pulsweitenmoduliert gesendeten Signals nur in einem relativ engen Regelbereich möglich.
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In
DE 198 27 586 A1 wird eine schlüssellose Zugangskontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge offenbart, die eine einem Kraftfahrzeug zugeordnete Sende-Empfangseinrichtung und einen mobilen Transponder umfasst. Die Sende-Empfangseinrichtung umfasst mehrere NF-Sender zum Senden eines niederfrequenten Weck- bzw. Empfangsbereichsbegrenzungssignals sowie eine HF-Sende- und Empfangseinheit zum Übermitteln von Codedaten. Die Sendeleistung der HF-Sende- und Empfangseinheit kann einer Entfernungsbewegung einer den Transponder tragenden Person nachgeregelt werden, bis der vorgesehene Frage-Antwort-Dialog beendet ist.
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Aus
US 4,994,757 A ist eine Schaltung zum Verändern der Größe einer Versorgungsspannung eines Verstärkers bekannt, um hierdurch ein gewünschtes Niveau einer variablen Ausgangsleistung zu erzielen. Dadurch soll ein effizienter Betrieb des Verstärkers erreicht werden.
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Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes NF-Sendemodul sowie ein eingangs genanntes Verfahren jeweils dergestalt weiterzubilden, dass die zum vorbekannten Stand der Technik aufgezeigten Nachteile zumindest weitestgehend vermieden sind.
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Erfindungsgemäß wird die vorrichtungsbezogene Aufgabe dadurch gelöst, dass das NF-Sendemodul einen Gleichspannungswandler, geeignet zum Ausgleich von Spannungsschwankungen im Bordnetz, umfaßt und die zumindest eine Endstufe mit ihrem Spannungseingang an dem Ausgang des Gleichspannungswandlers anliegt.
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Die verfahrensbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß entweder dadurch gelöst, dass das Wecksignal mit anderer Feldstärke gesendet wird als das Ortungssignal, indem die Endstufe des NF-Sendemoduls der Basisstation zum Senden des Wecksignals mit einer höheren Spannung versorgt wird als zum Senden des Ortungssignals, oder dadurch, dass das Wecksignal und das Ortungssignal mit gleicher Feldstärke gesendet werden und dass nach erfolgtem Weckvorgang bei dem oder den durch dieses Wecksignal geweckten Identifikationsgebern die Empfangsempfindlichkeit herabgesetzt wird, bevor Ortungssignale empfangen werden.
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Ein NF-Sendemodul der beanspruchten Art verfügt über einen Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler), an dessen Ausgang der Versorgungsspannungseingang der Endstufe anliegt. Der Einsatz eines Gleichspannungswandlers macht es möglich, dass die von diesem erzeugte Ausgangsspannung entsprechend der jeweiligen Einstellung des Gleichspannungswandlers vorgegeben werden kann. Somit kann die zumindest eine Endstufe des NF-Sendemoduls mit einer Spannung versorgt werden, die insbesondere auch höher sein kann als die im Bordnetz vorhandene. Durch den Einsatz eines Gleichspannungswandlers zum Bestromen der zumindest einen Endstufe des NF-Sendemoduls erfolgt aufgrund seiner selbstregulierenden Eigenschaften gleichzeitig auch eine Kompensation von Schwankungen in der Bordnetzspannung, die – wenn überhaupt – nur gedämpft am Ausgang des Gleichspannungswandlers sich bemerkbar machen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Feldstärke, mit der das NF-Sendemodul Weck- und vor allem die Ortungssignale sendet, grundsätzlich unabhängig von der Bordnetzspannung ist. Folglich ist es bei diesem NF-Sendemodul grundsätzlich nicht notwendig, zum Ausgleichen von Betriebsspannungsschwankungen das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation entsprechend anzupassen. Insbesondere kann die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers so gewählt sein, dass der Nutzsignal-Störsignal-Abstand sehr viel größer ist als beim vorbekannten Stand der Technik, so dass auch die Empfangssicherheit verbessert ist.
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Gleichspannungswandler sind in aller Regel selbstregulierend hinsichtlich der an ihrem Ausgang anliegenden Spannung ausgestaltet. Somit erfolgt eine Kompensation bzw. ein Ausgleich von Spannungsschwankungen im Bordnetz durch den Gleitspannungswandler, ohne dass grundsätzlich weitere Maßnahmen zum Ausgleich derartiger Spannungsschwankungen vorgenommen werden müßten. Folglich kann mit konstanter Feldstärke auch bei schwankender Bordnetzspannung gesendet werden.
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Der Gleichspannungswandler kann über einen Programmier- oder Steuereingang verfügen, der durch einen Mikrocontroller ansteuerbar ist. Bei Vorhandensein eines Programmiereinganges besteht insbesondere die Möglichkeit, dass zum Senden unterschiedlicher Signale unterschiedliche Ausgangsspannungen durch den Gleichspannungswandler bereitgestellt werden können. Die unterschiedlichen Ausgangsspannungen wirken sich unmittelbar auf die gesendete Feldstärke aus, die entsprechend dem Unterschied der an der Endstufe anliegenden Spannung ebenfalls unterschiedlich ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, das Wecksignal mit einer anderen Feldstärke, beispielsweise mit einer größeren Feldstärke, zu senden als die anschließenden Ortungssignale. Durch Senden des Wecksignales mit einer größeren Feldstärke soll sichergestellt werden, dass sämtliche im Empfangsbereich befindliche Identifikationsgeber geweckt werden. Das Ortungsverfahren kann grundsätzlich mit dem Senden von Ortungssignalen anderer Feldstärke durchgeführt werden, um die gewünschte Trennung zwischen innerhalb eines Kraftfahrzeuges und außerhalb des Kraftfahrzeuges befindlichen Identifikationsgebern zu erzielen.
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Von besonderem Vorteil bei dem beschriebenen NF-Sendemodul ist ferner, dass die Änderung des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation nunmehr eine freie Variable darstellt, die im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik grundsätzlich nicht zur Kompensation von Betriebsspannungsschwankungen eingesetzt werden muß. Eine Änderung des Tastverhältnisses kann dazu genutzt werden, um den Innen-Außen-Abgleich vorzunehmen, was beim vorbekannten Stand der Technik durch einen mit einem Feldeffekttransistor ausgerüsteten Widerstandszweig realisiert worden ist. Der Vorteil beim Einsatz des nunmehr beschriebenen Innen-Außen-Abgleichs liegt in der Möglichkeit einer softwareseitigen Änderung, ohne dass zu diesem Zweck Hardware für den Fall ausgetauscht werden müßte, dass eine einmal vorgenommene Innen-Außen-Abgrenzung einer Korrektur bedürfte.
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Für den Fall, dass Weck- und Ortungssignale mit gleicher Feldstärke von der Basisstation gesendet werden, dass jedoch die Empfangsempfindlichkeit der Identifikationsgeber zum Empfang der Ortungssignale geändert, beispielsweise herabgesetzt werden soll, kann dieses in jedem Identifikationsgeber durch den Empfang eines Wecksignales ausgelöst werden und hard- oder softwareseitig realisiert sein.
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Das beschriebene NF-Sendemodul eignet sich insbesondere zum Einsatz in einer zentralen Steuereinrichtung, wobei die Antennen dezentral an den jeweilig vorgesehenen Positionen im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Der Gleichspannungswandler ist bei einer solchen Ausgestaltung zweckmäßigerweise Teil der zentralen Steuereinrichtung, da mit einem einzigen Gleichspannungswandler sämtliche Endstufen des NF-Sendemoduls versorgt werden können. Die Endstufen werden entsprechend einem vorgegebenen Takt zyklisch nacheinander beim Betrieb eines solchen Nutzungsberechtigungskontrollverfahrens angesteuert. Mit dem beschriebenen NF-Sendemodul ist es überdies möglich, unterschiedliche Endstufen mit unterschiedlicher Endstärke senden zu lassen, indem diese Endstufen jeweils mit unterschiedlicher Spannung durch den Gleichspannungswandler versorgt werden.
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Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 ein NF-Sendemodul gemäß der Erfindung beschrieben. 1 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild eines solchen NF-Sendemoduls 1. Das NF-Sendemodul 1 umfaßt eine Steuereinheit 2, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Teil einer nicht näher dargestellten Steuereinrichtung eines Kraftfahrzeuges ist. An die Steuereinheit 2 ist eine Endstufe 3 mit einer Antenne 4 angeschlossen. In nicht näher dargestellter Art und Weise sind parallel zu der Endstufe 3 mehrere weitere Endstufen mit jeweils einer Antenne an die Steuereinheit 2 angeschlossen. Der Anschluß ist ausgestaltet, damit sequentiell jeweils eine oder mehrere Endstufen durch die Steuereinheit 2 zum Senden von NF-Signalen angesteuert werden können.
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Die Steuereinheit 2 ist über einen Spannungseingang 5 an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen. Teil der Steuereinheit 2 ist ferner ein Mikrocontroller 6 mit entsprechenden Einheiten zum Betreiben des NF-Sendemoduls und zum Ansteuern der Endstufe 3. Mit seinem Eingang 7 ist ein Gleichspannungswandler 8 an den Spannungseingang 5 angeschlossen. Der Gleichspannungswandler verfügt über einen Programmiereingang 9, der an einen Ausgang 10 des Mikrocontrollers 6 angeschlossen ist. Über den Programmiereingang 9 kann die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 8 aktiv mittels des Mikrocontrollers 6 eingestellt werden. Entsprechend der Einstellung des Gleichspannungswandlers 8 liegt an dem Ausgang 11 des Gleichspannungswandlers 8 eine unterschiedliche Spannung an. Die Steuereinheit 2 ist ausgelegt, dass die am Ausgang 11 des Gleichspannungswandlers 8 anliegende Spannung unabhängig von Schwankungen in der Bordnetzspannung jeweils exakt der gewünschten Spannung entspricht.
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Die Endstufe 3 besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Treiberstufe 12, einer Leistungsstufe 13 und einem Modulations-Feldeffekttransistor-Zweig 14. Das NF-Sendemodul 1 ist ausgelegt, pulsweitenmodulierten Signale zu senden. Zu diesem Zweck liegt zum einen der Eingang 15 der Endstufe 3 an dem Ausgang des Gleichspannungswandlers 8 an. Ferner ist die Treiberstufe 12 mit einem Eingang 16 an den Mikrocontroller 6 angeschlossen. Durch den Mikrocontroller 6 werden die Steuersignale zum Ändern des Tastverhältnisses erzeugt, so dass dieses durch den Mikrocontroller 6 konstant gehalten oder geändert werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Tastverhältnis grundsätzlich gleichbleibend vorgegeben, beispielsweise bei 50%. Eine Änderung des Tastverhältnisses würde bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dann durchgeführt werden, wenn der Innen-Außen-Abgleich korrigiert werden müßte.
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Die Antenne 4 ist aufgebaut aus einer Spule 17 und einem Kondensator 18 und bildet somit einen Reihenschwingkreis. Der Kondensator 18 ist wiederum an den Modulations-Feldeffekttransistor-Zweig 14 der Endstufe 3 angeschlossen. Der Eingang der Spule 17 liegt an dem Ausgang 19 der Leistungsstufe 13 an.
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Das NF-Sendemodul 1 verfügt somit über zwei Regelgrößen, um ein gesendetes Signal beeinflussen zu können. Zum einen kann die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 8 zum Erzielen unterschiedlicher Feldstärken und zum anderen das Tastverhältnis der pulsweitenmodulierten Signale geändert werden. In gewissem Rahmen überlagern sich die Möglichkeiten der mit den beiden Regelgrößen erzielbaren Einstellungen. In jedem Fall erschließen sich mit einem solchen Sendemodul Möglichkeiten, die bei dem eingangs diskutierten Stand der Technik nicht möglich waren. Es ist mit dem NF-Sendemodul 1 durch Einsatz des Gleichspannungswandlers 8 möglich, konstante und insbesondere höhere Ausgangsspannungen zu generieren und somit grundsätzlich für eine konstante und höhere Feldstärke zu sorgen, die unabhängig von Schwankungen am Spannungseingang 5 feststellbar sind. Somit ist es insbesondere möglich, eine Ortung höher auflösend und mit einer größeren Ergebnissicherheit durchzuführen. Von Vorteil ist ferner, dass die die Endstufe 3 beaufschlagende Spannung quasi frei wählbar ist und insbesondere unabhängig von den beschränkten Möglichkeiten einer Feldstärkenänderung durch Ändern des Tastverhältnisses bei der Pulsweitenmodulation ist. Die am Eingang der zumindest einen Endstufe anliegende, von dem Gleichspannungswandler bereitgestellte Spannung kann somit gleich, geringer oder höher als die aktuelle Bordnetzspannung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- NF-Sendemodul
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Endstufe
- 4
- Antenne
- 5
- Spannungseingang, Bordnetz
- 6
- Mikrocontroller
- 7
- Eingang Gleichspannungswandler
- 8
- Gleichspannungswandler
- 9
- Programmiereingang
- 10
- Ausgang Mikrocontroller
- 11
- Ausgang Gleichspannungswandler
- 12
- Treiberstufe
- 13
- Leistungsstufe
- 14
- Modulations-Feldeffekttransistor-Zweig
- 15
- Eingang Versorgungsspannung Endstufe
- 16
- Eingang Steuersignal Endstufe
- 17
- Spule
- 18
- Kondensator
- 19
- Ausgang Endstufe
