DE10310157A1 - Verfahren und Einrichtung zur Elimination der Oszillator-Drift in einem Zugangskontrollsystem - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Elimination der Oszillator-Drift in einem Zugangskontrollsystem Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Zugangskontrollsystems das folgende Schritte umfasst:
a) von mindestens einer Basisstation wird ein frequenzmoduliertes Abfragesignal, umfassend Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen, an mindestens einen Codegeber gesendet und von diesem als Empfangssignal empfangen,
b) das Empfangssignal wird in dem mindestens einen Codegeber auf ein Hilfsträgersignal mit einer vom Abfragesignal verschiedenen Frequenz aufmoduliert, wobei das Hilfsträgersignal eine Codeinformation beinhaltet,
c) das sich daraus ergebende Zwischensignal wird an die mindestens eine Basisstation zurückgesendet und von dieser als Antwortsignal empfangen,
d) in der zumindest einen Basisstation wird das Antwortsignal und das Abfragesignal einer Auswerteeinheit zugeführt, um die Codeinformation auszuwerten und eine Entfernung zwischen Basisstation und Codegeber zu ermitteln, wobei bei der Ermittlung der Entfernung Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen des Abfragesignals verwendet werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Zugangskontrollsystem für ein Objekt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Zugangskontrollsystems, mit dem eine Berechtigung für den Zugang bzw. für die Nutzung eines Objektes überprüft werden kann.
  • Stand der Technik
  • Bei Kraftfahrzeugen werden zunehmend elektronisch wirkende Schließsysteme, die mechanische Schließanlagen ersetzen eingesetzt. Abhängig davon, ob vom Fahrzeuglenker zur Betätigung einer Zugangsfunktion manuell eine Aktion ausgelöst werden muss, oder diese automatisch durch das System erfolgt, unterscheidet man grundsätzlich aktive von passiven Zugangskontrollsystemen. Beide Systeme bestehen aus einer oder mehreren Basisstationen, die im KfZ angebracht sind, und deren Aufgabe es ist, anhand eines von einem Fahrzeuglenker mitgeführten Identifikationsgebers dessen Berechtigung zu erkennen und diesem einen möglichst komfortablen Zugang zum KfZ zu gewähren. Das Erkennen erfolgt durch eine Fernidentifikation, bei der die Identität des Identifikationsgebers durch einen Funkdialog überprüft wird. Im folgenden wird der tragbare Identifikationsgeber, auch als Funkschlüssel, CID-Geber, oder kurz Codegeber oder Transponder genannt. Ein Transponder (Transmitter-Responder) ist ein Bestandteil eines Radio-Frequency-Identification-System (RFID). Er kann so eingerichtet sein, dass er, sobald er ein geeignetes Abfragesignal einer Leseeinrichtung empfängt, ein hochfrequentes Antwortsignal aussendet. Dieses Antwortsignal enthält eine Codeinformation die dem Transponder bzw. dem zu identifizierenden Objekt zugeordnet ist. Die Überprüfung der Identität kann im Lesegerät beispielsweise durch Vergleich mit einer gespeicherten Sollcodeinformation erfolgen. Im Fall der Übereinstimmung wird bei einem Zugangskontrollsystem ein Freigabesignal erzeugt, das eine Zugangsfunktion zum Objekt steuert. Diese Zugangsfunktion kann beispielsweise das Entsperren der Zentralverriegelung des Kfz sein. Moderne passive Zugangskontrollsysteme, sogenannte „Passive Start and Entry Systeme" (PASE), ersetzen eine Wegfahrsperre und ermöglichen ohne Betätigung eines mechanischen Zündschlosses das Starten des Fahrzeugs. Von Fahrzeuglenker, die nun nur mehr einen (Funk-) Schlüsselanhänger mitführen, diesen aber nicht mehr mechanisch betätigen müssen, wird diese Form des Zugangs zu einem KfZ als sehr komfortabel empfunden. PASE-Systeme können auch so ausgelegt sein, dass für einen Starvorgang zusätzliche Bedingungen erfüllt sein müssen, wie beispielsweise die Feststellung der Identität des Fahrers, z.B.: an Hand biometrischer Daten.
  • Ein passives Zugangsberechtigungskontrollsystem kann aber in missbräuchlicher Absicht abgehört bzw. überlistet werden. Hat sich beispielsweise der berechtigte Nutzer von seinem Kraftfahrzeug entfernt, so kann sich eine unberechtigte Person durch einen Angriff auf den Funkkanal Zugang zu dem vom berechtigten Nutzer örtlich entfernten Kraftfahrzeug verschaffen: Bei einer sog. „Vollduplex-Attacke", im folgenden auch kurz VDA-Angriff, werden von Angreifern Sende- und Empfangseinrichtungen jeweils in der Nähe des Codegebers und des Kraftfahrzeugs in Position gebracht. Der Codegeber wird durch eine Datenübertragung der Sende- und Empfangseinrichtungen abgefragt und der Code des Funkschlüssels über den verlängerten Funkkanal zum Kfz übertragen. Ein Zugangskontrollsystem, das die missbräuchlich verlängerte Funkkanallänge nicht erkennt, gibt das Objekt beispielsweise auch dann frei, wenn sich der berechtigte Fahrzeuglenker nicht im Erfassungsbereich der Sende- und Empfangseinrichtung des Kraftfahrzeuges befindet. Der Fahrzeuglenker bemerkt den VDA-Angriff nicht.
  • Um einen derartigen Missbrauch zu verhindern, sind verschiedene Ausführungen von funkbasierten Zugangskontrollsystemen bekannt, die neben einer Verifikation des Schlüsselcodes, auch die Kanallänge der Funkübertragungsstrecke messen und im Fall einer missbräuchlichen Verlängerung den Zugang zum Objekt verwehren. Zur Messung der Kanallänge werden an sich bekannte Verfahren und Systemen aus der Radartechnik angewandt.
  • Aus der DE 100 54 180 A1 ist ein solches Verfahren zur Messung einer Kanallänge bekannt, bei dem eine Basisstation ein Abfragesignal an einen Transponder aussendet und dieses im Transponder auf ein Trägersignal, mit einer vom Abfragesignal verschiedenen Frequenz, direkt auf moduliert wird. Der Transponder sendet an die Basisstation ein Antwortsignal zurück, von dem ein Vergleichssignal abgespalten wird und die tatsächliche Kanallänge durch Phasenvergleich oder durch eine Messung einer Zeitdifferenz nach dem sogenannten Frequency Modulated (FM)Radarprinzip ermittelt wird.
  • In der DE E 199 57 536 A1 ist ein Diebstahlschutzsystem für Kraftfahrzeuge offenbart, bei dem eine Sende- und Empfangseinheit ein breitbandig moduliertes Radarsignal aussendet und auf Echosignale eines Codegebers wartet. Befindet sich ein Codegeber im Erfassungsbereich des Systems, empfängt er dieses Abfragesignal und sendet seinerseits ein zusätzlich moduliertes und codiertes Antwortsignal zurück. Eine Auswerteeinheit in der Basisstation im Kfz analysiert alle empfangenen Antwortsignale nicht nur hinsichtlich der Berechtigung des Codegebers, sondern auch hinsichtlich der Entfernung zwischen Codegeber und Kraftfahrzeug.
  • Ein abstandssensitives Funk-Fernbedienungssystem für Kraftfahrzeuge ist auch aus der DE 100 63 252 A1 bekannt. Auch bei diesem schlüssellosen Zugangssystem wird die Nutzung des Objektes nach einem Dialog zwischen einem stationären und einem mobilen Transceiver freigeschaltet. Während der Kommunikation werden reichweitenabhängig unterschiedliche Kategorien von Befehlen verwendet. Durch eine erste Kategorie von Befehlen ist zunächst aus der Ferne die Betätigung eines Fensters oder eines Schiebedachs des Kraftfahrzeugs möglich. Erst wenn sich der Nutzer mit dem mitgeführten Transceiver in unmittelbarer Nähe des Kraftfahrzeuges befindet, ermöglicht eine zweite Kategorie von Befehlen die Betätigung der Zentralverriegelung und des Lenkradschlosses. Das Auslösen der Befehle erfordert ein aktives Handeln des Fahrzeuglenkers.
  • Aus der DE 199 57 557 A1 ist ein passives Identifikationssystem für Kfz bekannt, bei dem der Codegeber ein Oberflächenwellen-Element zur Speicherung der Codeinformation aufweist. Damit das Codesignal nicht unbefugt abgehört und wiedergegeben werden kann, weist der Identifikationsgeber zwei verschiedene Modulatoren auf, die das Codesignal zum Teil moduliert reflektieren. Die Modulatoren beeinflussen dabei das Signal derart, dass einerseits die Identifikation und andererseits eine Entfernungsmessung möglich ist, indem einzelne Reflexionen hinsichtlich der Signallaufzeiten bewertet werden. Dadurch wird unberechtigtes Abhören bzw. Manipulieren des Dialogs erschwert und eine hohe Sicherheit gegen unbefugte Benutzung erreicht.
  • Ein komfortables passives Zugangskontrollsystem, bei dem die Nutzung stufenweise je nach Position des Codegebers freigegeben wird, ist in DE 100 64 141 A1 offenbart. Die Positionsbestimmung erfolgt wieder ähnlich dem aus der Radartechnik bekannten Frequency-Modulated-Continous-Wave-Verfahren (FMCW). Sofern das Antwortsignal des Codegebers sich als berechtigt herausstellt, werden je nach Position des Codegebers unterschiedliche Steuerbefehle verwendet, die unterschiedliche Funktionsstufen für die Nutzung des Kfz schalten. Das Kfz kann dadurch individuell an den Fahrzeuglenker angepasst werden. Erst wenn sich dieser in unmittelbarer Nähe des Kraftfahrzeugs befindet, wird der Codegeber im Nahbereich des Kfz verifiziert und bei Übereinstimmung die Zentralverriegelung freigegeben. Der Nahbereich wird von Näherungssensoren am KfZ erfasst.
  • Zugangskontrollsysteme, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, müssen rauen Betriebsbedingungen standhalten, über einen langen Betriebszeitraum sicher und zuverlässig funktionieren und mit vertretbarem Aufwand herstellbar sein. Man ist bestrebt auf Näherungssensoren möglichst zu verzichten.
  • Bei bekannten Prinzipien der FMCW-Radar-Fernidentifikation ist das Abfragesignal aus Frequenzrampen (up- und down-chirp) zusammengesetzt und das vom Transponder zurück geworfene Antwortsignal mit einem Hilfsträger und einer Codeinformation versehen. Durch Frequenzumsetzung mit dem Hilfsträger können Reflexionen der Umgebung sicher unterschieden werden. Eine hohe Auflösung der FMCW-Radar – Entfernungsmessung erfordert eine große Bandbreite, dh. einen großen Hub der Frequenzrampe. FMCW-Frequenzen bzw. Bandbreiten sind aber im Industrial-Scientific-Medical (ISM) Radarband vorgegeben bzw. begrenzt. Daher ist die Genauigkeit dieser Radar-Entfernungsmesstechnik unter anderem durch die Genauigkeit der Quarze, die zur Erzeugung der Trägerschwingungen bzw. der Hilfsträgerschwingungen in der Basisstation bzw. im Transponder eingesetzt werden, begrenzt. Im Laufe der Zeit ändert sich aber die Frequenz eines Quarzes. Dieser Frequenzdrift kann beispielsweise durch Temperatureinwirkung und/oder Alterung verursacht sein. Eine Quarzdrift um 100 Hz, der bei üblichen, nach dem Stand der Technik in den erwähnten ISM-Bändern arbeitenden Radargeräten einen Messfehler von einigen Metern verursachen kann, ist für eine FMCW-Fernidentifikation bei einem Kraftfahrzeug, bei dem die Position des Codegebers insbesondere im Nahbereich des KfZ möglichst genau erfasst werden soll, nicht akzeptabel.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Einrichtung für eine Zugangsberechtigungskontrolle anzugeben, das eine verbesserte Genauigkeit der Entfernungsmessung zwischen einem Codegeber und einer Basisstation ermöglicht, das bei rauen Betriebsbedingungen zuverlässig funktioniert und das mit vertretbarem Aufwand herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und für ein Zugangskontrollsystem durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei einer funkbasierten FMCW-Radar-Identifikatiosntechnik, bei der das Abfragesignal aus linearen Rampen mit positiver und negativer Steigerung gebildet ist, der Betrag, des durch Frequenzdrift verursachten Fehlers, bei einer steigenden und fallenden Frequenzrampe jeweils gleich groß ist und bei einem Wechsel der Steigung auch das Vorzeichen dieses Fehlers wechselt. Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis wird vorgeschlagen, bei der Auswertung des Abfrage- und Antwortsignals zur Ermittlung der Entfernung sowohl eine steigende (Up-Chirp), wie auch eine fallende Frequenzrampe (Down-Chirp) heranzuziehen. Dank der Erfindung ist es möglich, ohne nennenswerten zusätzlichen technischen Aufwand, eine Fehlerkorrektur durchzuführen. Durch diese Fehlerkorrektur kann der Einfluss des Oszillator-Drifts nahezu vollständig eliminiert werden. Die Genauigkeit der Entfernungsmessung wird dadurch verbessert. Auch im Nahbereich eines KfZ ist eine für die Positionsbestimmung eines Codegebers hinreichend genaue Entfernungsmessung möglich. Eine präzise Messung der Kanallänge ermöglicht eine wirkungsvolle Abwehr eines VDA-Angriffs. Näherungssensoren mit entsprechender Messelektronik entfallen, Teure Präzisionsquarze sind nicht erforderlich. Es entfallen auch aufwendige Schaltungseinrichtungen, welche die Oszillatorfrequenz nachregeln. Der verringerte schaltungstechnische Aufwand führt zu einer Konstruktion mit weniger Bauelementen. Dies ist insbesondere bei einem Zugangskontrollsystem das in einem KfZ installiert ist und das unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeiten muss, von Vorteil. Durch die vereinfachte Konstruktion verringert sich auch der Aufwand bei der Herstellung. Bei hohen Stückzahlen ist dies von entscheidender Bedeutung.
  • Hinsichtlich einer effizienten VDA-Abwehr ist von Vorteil, wenn die Basisstation ein Freigabesignal erst dann erzeugt, wenn die Codeinformation mit einer vorgegebenen Sollcodeinformation übereinstimmt und die ermittelte Entfernung unter einem vorgebbaren Schwellwert liegt. Dadurch können um das KfZ Positionsbereiche definiert werden, in denen Zugangsfunktionen bis in den unmittelbaren Nahbereich nur schrittweise freigeben werden.
  • Von Vorteil ist, wenn das Abfragesignal aus aufeinanderfolgenden, im wesentlichen monoton steigenden und monoton fallenden Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen gebildet wird.
  • Ganz besonders bevorzugt sind Chirp-Rampen, die konstante Steigungen haben (Dreiecke). Damit entsteht kein zusätzlicher Rechneraufwand in der Nachbearbeitung, da die Frequenzunterschiede, die aufgrund der Laufzeit entstehen, während des gesamten Chirps gleich sind (es findet keine „Spektrumverschmierung" statt).
  • Wenn die Zeitdauer einer Up-Chirp-Rampe und die Zeitdauer einer Down-Chirp-Rampe gleich groß gewählt wird, so sind die Differenzfrequenzabstände zu dem Sollwert für up- und down-chirp in diesem Fall gleich. Damit können die beiden Spektralanteile einfach in der Nachbearbeitung zusammengefaltet werden. Das erlaubt eine einfache SNR-Verbesserung.
  • Von besonderem Vorteil ist, wenn die Zeitdauer der Up-Chirp- und Down-Chirp-Rampen größer als 1 μs und kleiner als 100 Millisekunden gewählt wird.
  • Damit können die Messzeiten und der Aufwand bei der Realisierung eines Zugangskontrollsystems optimal gestaltet werden.
  • Der Funkdialog lässt sich effizient dadurch abwickeln, indem das Abfragesignal intermittierend solange ausgesendet wird, bis ein Antwortsignal von einem Codegeber empfangen wird.
  • Bevorzugt ist auch, wenn das Abfragesignal als breitbandig moduliertes Radarsignal mit einer Bandbreite größer als 60 MHz, besonders bevorzugt mit einer Mittenfrequenz im Bereich von 2,5 GHz, 5,8 GHz oder 24 GHz, ausgesendet wird.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Zugangskontrollsystems,
  • 2 eine Spektraldarstellung,
  • 3 ein Diagramm eines ersten Abfragesignals,
  • 4 ein Diagramm eines zweiten Abfragesignals.
  • Ausführung der Erfindung
  • 1 zeigt ein Zugangskontrollsystem 1 das aus einer Abfrageeinheit oder Basisstation (BS) 20 und einem Codegeber (CID) 30 besteht. Die Basisstation 20 ist auf einem Kfz angeordnet. Der Codegeber 30 kann als tragbare Funkschlüssel oder Chip-Karte ausgebildet sein und wird vom Fahrzeuglenker mitgeführt. Die Kontrolle des Zugangs zum Kfz erfolgt über einen Datendialog, der in einem Funkkanal 4 zwischen der Basisstation 20 und dem Identifikationsgeber 30 abgewickelt wird. Dieser Datenaustausch hat das Ziel, einerseits den Funkschlüssel 30 zu identifizieren, und andererseits, dessen tatsächliche Position in Bezug auf des Kfz zur erfassen und eine VDA-Attacke zu verhindern. Sofern das System den Codegeber 30 für eine berechtigte Nutzung identifizieren kann, und dieser Codegeber auch als innerhalb eines vorgegebenen Positionsbereiches befindlich erkannt wird, gibt das Kontrollsystem 1 Zugangsfunktionen zum Kfz frei. Andernfalls wird der Zugang zu Kfz verwehrt.
  • Die Basisstation 20 beinhaltet eine Sender- Signalquelle (S1) 21, die ein Signal Sig 1 erzeugt und über die Sendeantenne 22 als Abfragesignal 2 abstrahlt. Im Funkkanal 4 erreicht das Abfragesignal 2 nach der Signallaufzeit die Empfangsantenne 32 des Codegebers 30. Das an der Antenne 32 empfangene Signal Sig 2 wird einem Modulator 31 zugeführt und mit einem kodierten Hilfsträgersignal eines Trägermodulators 34 gemischt. Das Ergebnis dieses Modulationsvorgangs ist das Zwischensignal Sig 3, das einer Sendeantenne 33 des Codegebers 30 zugeführt wird. Von der Sendeantenne 33 wird das Antwortsignal 3 abgestrahlt, das nach der Signallaufzeit im Funkkanal 4 die Antenne 23 der Basisstation 20 erreicht. Zusammen mit dem von der Sendequelle 21 durch einen Richtkoppler oder Leistungsteiler 25 abgezweigten Signal Sig 1 wird das durch die Antenne 23 empfangene Sig 4 einer Auswerteeinheit 24 zu geführt. In der Auswerteeinheit (AE) 24 kann nach einer Frequenzmischung und Filterung durch an sich bekannte Methoden der FMCW-Radar-Signalverarbeitungstechnik die Ermittlung eines Abstandssignals d erfolgen. Da gemäß der Erfindung bei der dieser Ermittlung der Entfernungsinformation sowohl Up-Chirp als auch Down-Chirp herangezogen wird, mittelt sich der Frequenzfehler, der durch Oszillator-Drift in der Signalquelle 21 bzw. im Trägermodulator 34 verursacht wird, heraus. Auch bei einem vergleichsweise großen Frequenzdrift entspricht die auf diese Weise ermittelte Kanallänge dem tatsächlichen Abstand des Codegebers 30 zur Basisstation 20.
  • Die Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit 24 kann in analoger und/oder digitaler Form erfolgen, sie kann durch Hardware, Firmware oder Software realisiert sein.
  • Durch Verwendung eines Zirkulators oder eines Quasizirkulators, zB. eines Richtkopplers, kann die Basisstation 20 bzw. der Codegeber 30 auch nur eine einzige Antenne aufweisen.
  • Der Codegeber 30 kann als passiver Reflektor oder als aktiver Reflektor ausgebildet sein. Bei einem passiven Reflektor kann die Codeinformation beispielsweise durch Impedanzänderung einer Last auf moduliert sein (passiver backscatter). Bei einem Codegeber der als aktiver Reflektor arbeitet, wird das modulierte Signal zusätzlich, d.h. aktiv durch einen Verstärkten vor der Sendeantenne verstärkt. In beiden Ausführungsformen kann die Datenquelle der Codeinformation unterschiedlich sein. Die Datenquelle kann beispielsweise ein Speicher im Funkschlüssel sein. Die Codeinformation kann auch das Ergebnis eines kryptischen Datenaustausches zwischen Codegeber und Basisstation sein. Es ist auch möglich, dass die Codeinformation in einem Oberflächenwellen-Elemente im Codegeber gespeichert ist. Für die vorliegende Erfindung ist aber die Art und Weise wie die Codierung technisch ausgeführt ist nicht wesentlich, entscheidend ist vielmehr, dass im Codegeber das Abfragesignal kodiert wird und als moduliertes codiertes Antwortsignal an die Sende- und Empfangseinrichtung der Basisstation zurückgestrahlt wird.
  • Unabhängig davon ob der Transpoder als aktiver oder passiver Reflektor arbeitet, beinhaltet er zumeist eine Stützbatterie. Die einzelnen Funktionsblöcke in 1 können durch Hardware oder durch Software realisiert sein.
  • In 2 ist in einer schematischen Darstellung das Signalspektrum skizziert. Die Entfernung zwischen Basisstation und Transponder ist dem Frequenzabstand a zum Hilfsträger fHT proportional. Im dargestellten Beispiel wird durch einen positiven Frequenzfehler fF das gesamte Spektrum d.h. die Frequenzlage der nominellen Up-Chirp-Frequenz 10 bzw. die der nominellen Down-Chirp-Frequenz 11, nach rechts verschoben. Die tatsächliche Position der Up-bzw.Down-Chirp-Amplituden ist mit den Bezugszeichen 10' bzw. 11' gekennzeichnet. Würde zur Messung der Entfernung nur eine steigende Frequenzrampe herangezogen werden, so würde die Ermittlung der Kanallänge einen zu geringe Entfernung vortäuschen. Umgekehrt würde eine Messung, die sich jeweils nur auf fallende Frequenzrampen stützt einen zu großen Entfernungsmesswert liefern. Die erfindungsgemäße Auswertung stützt sich aber jeweils auf eine steigende und eine fallende Frequenzrampe. Dadurch kann ohne zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand eine Fehlerkorrektur durchgeführt werden. Der Spektralabstand d1 ist dem tatsächlichen Abstand d in 1 zwischen Basisstation 20 und Codegeber 30 proportional. Die Verwendung von speziellen Quarzen mit geringer Temperaturdrift ist nicht erforderlich.
  • In 3a ist in einem Diagramm eine bevorzugte Signalform eines Abfragesignals 2 in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Das Abfragesignal 2 hat einen dreieckförmigen Signalverlauf, der sich aus linear steigenden und linear fallenden Frequenzrampen zusammensetzt. Das vom Transponder 30 zurückgeworfene Antwortsignal 3 (in 3b strichliert gezeichnet) ist gegenüber dem Abfragesignal 2 zeitlich verschoben. Die Information über die Kanallänge, d.h. die Distanz zwischen Codegeber 30 und Basisstation 20, ist in der zeitlichen Verschiebung zwischen Abfragesignal 2 und Antwortsignal 3 enthalten. Aus dem Frequenzverlauf dieser Signale kann die Entfernung d in an sich bekannter Weise durch Frequenz- oder Phasen-Differenzbildung ermittelt werden. Welche Methode angewandt wird, ist für die Erfindung unwesentlich. Kennzeichnend für die Erfindung ist hingegen, dass bei der Ermittlung der Messgröße Entfernung sowohl steigende als auch fallende Frequenzrampen des FMCW-Abfrage- bzw. – Antwortsignals herangezogen werden. Der Auswertebereich der Entfernungsmessung umfasst also Up-Chirp-Intervalle (tmu) und Down-Chirp-Auswerteintervalle (tmd). Beginn und Ende dieser Auswerteintervalle sind in 3a durch Kreise im Signalverlauf hervorgehoben. Erfolgt beispielsweise die Entfernungsmessung durch Frequenzdifferenzbildung, so werden sowohl im Up-Chirp-Intervall tmu als auch im Down-Chirp-Intervall tmu zeitgleiche Funktionswerte der Frequenzverläufe ermittelt und daraus die Entfernung zwischen Codegeber und Basisstation bestimmt.
  • In 3b ist der Verlauf der Frequenzdifferenz zwischen den Auswertesignalen 2 und 3 in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Exemplarisch ist in den Auswerteintervallen tmu und tmd jeweils ein Auswertezeitpunkt t1 bzw t2 herausgegriffen. Im ungestörten Fall, d.h. ohne Oszillatordrift ist, wie die Pfeile in 3b andeuten, der in t1 und t2 ermittelte Abstand gleich groß. Die Abstandsermittlung ist aber fehlerbehaftet, sobald sich in der Basisstation und/oder im Codegeber die Oszillatorfrequenz von einer nominellen Lage abdriftet. In 3c ist der Verlauf der durch Oszillatordrift veränderten Frequenzdifferenz skizziert. Wie leicht zu erkennen ist, würde eine Messung, deren Signalauswertung sich jeweils nur auf steigende bzw. fallende Rampen stützt, falsche Entfernungsmesswerte liefern. Hingegen lässt sich die Auswirkung des Oszillatordrifts eliminieren, wenn bei der Ermittlung der Entfernung sowohl Up-Chirp-Rampen als auch Down-Chirp-Rampen verwendet werden.
  • In 4 ist ein Diagramm eines alternativen Abfragesignals 2 dargestellt. Der Verlauf dieses Signals ist trapezförmig. Die zwischen den Auswertintervallen tmu und tmd liegenden Zeitabschnitte können vorteilhaft für die digitale Signalverarbeitung genützt werden, wodurch sich der schaltungs- bzw. programmtechnische Aufwand bei der Realisierung des Systems verringert.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Zugangskontrollsystems, das folgende Schritte umfasst: a) von mindestens einer Basisstation wird ein frequenzmoduliertes Abfragesignal umfassend Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen an mindestens einen Codegeber gesendet und von diesem als Empfangssignal empfangen, b) das Empfangssignal wird in dem mindestens einen Codegeber auf ein Hilfsträgersignal mit einer vom Abfragesignal verschiedenen Frequenz auf moduliert, wobei das Hilfsträgersignal eine Codeinformation beinhaltet, c) das sich daraus ergebende Zwischensignal wird an die mindestens eine Basisstation zurückgesendet und von dieser als Antwortsignal empfangen, d) in der zumindest einen Basisstation wird das Antwortsignal und das Abfragesignal einer Auswerteeinheit zugeführt, um die Codeinformation auszuwerten und eine Entfernung zwischen Basistation und Codegeber zu ermitteln; wobei bei der Ermittlung der Entfernung Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen des Abfragesignals verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Basisstation ein Freigabesignal erzeugt wird wenn die Codeinformation mit einer vorgegebenen Sollcodeinformation übereinstimmt und die ermittelte Entfernung unter einem vorgebbaren Schwellwert liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Entfernung einen Phasenvergleich oder einen Frequenzvergleich zwischen UP-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen des Abfragesignals und des Antwortsignals beinhaltet.
  4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragesignal aus aufeinanderfolgenden, im wesentlichen monoton steigenden und monoton fallenden Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen gebildet wird.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer einer Up-Chirp-Rampe und die Zeitdauer einer Down-Chirp-Rampe gleich groß gewählt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer größer als 1 μs und kleiner als 100 Millisekunden gewählt wird.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragesignal intermittierend solange ausgesendet wird, bis ein Antwortsignal von einem Codegeber empfangen wird.
  8. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragesignal als breitbandig moduliertes Radarsignal mit einer Bandbreite größer als 60 MHz, besonders bevorzugt mit einer Mittenfrequenz im Bereich von 2,5 GHz, 5,8 GHz oder 24 GHz, ausgesendet wird.
  9. Zugangskontrollsystem für eine Objekt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – mindestens eine Basisstation, die dem Objekt zugeordnet ist und eine Sende-Empfangseinrichtung aufweist die ein frequenzmoduliertes Abfragesignal aussendet und das Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen enthält, – mindestens einen Codegeber, der in einem Erfassungsbereich in einer Entfernung das Abfragesignal empfängt, dieses mit einem Hilfsträger und einer Codeinformation versehen als Antwortsignal zurücksendet, wobei die Sende-Empfangseinrichtung das Antwortsignal empfängt, – eine Auswerteeinheit in der Basisstation, die der Sende-Empfangseinrichtung nachgeschaltet ist und so eingerichtet ist, dass die Entfernung aus Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen ermittelbar ist.
  10. Zugangskontrollsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Empfangseinrichtung eine Sende-Signalquelle umfasst, die ein Abfragesignal mit im wesentlichen monoton steigenden und monoton fallenden Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen erzeugt.
  11. Zugangskontrollsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendesignalquelle eine Signalabzweigeinrichtung nachgeschaltet ist, durch die das Abfragesignal abzweigbar und der Auswerteeinheit zuführbar ist.
  12. Zugangskontrollsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalabzweigeinrichtung als Richtkoppler oder Leistungsteiler ausgebildet ist.
  13. Zugangskontrollsystem nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Codegeber als aktiver oder passiver Transponder ausgebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2767848A1 (de) * 2013-02-14 2014-08-20 Semtech Corporation Entferenungsmessungs- und Positionierungssystem
DE102016215934A1 (de) 2016-08-24 2018-03-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Laufzeit und/oder eines Abstands zwischen mehreren Transceivern, insbesondere für ein Fahrzeugs-Zugangs- und/oder Start-System

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19754720C2 (de) * 1997-12-10 2000-12-07 Adc Automotive Dist Control Verfahren zum Betrieb eines Radarsystems
DE19957536A1 (de) * 1999-11-30 2001-06-21 Siemens Ag Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Diebstahlschutzsystems
DE10012113A1 (de) * 2000-03-13 2001-10-04 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Datenübertragung und/oder Abstandsmessung zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit eines Zugangsberechtigungskontrollsystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE10026032A1 (de) * 2000-05-25 2001-11-29 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung und Verfahren zur Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung
DE10054180A1 (de) * 2000-11-02 2002-05-29 Siemens Ag Verfahren zur Messung einer Kanallänge

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19938898C1 (de) * 1999-08-17 2001-04-05 Siemens Ag Einrichtung zur Berechtigungsidentifizierung und Auslösung/Freigabe einer Aktion, insbesondere elektronische Schließeinrichtung für Kraftfahrzeuge, und Basiseinheit und Schlüsseleinheit zur Realisierung einer derartigen Einrichtung
DE19957557A1 (de) * 1999-11-30 2001-06-07 Siemens Ag Identifikationssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zum Betreiben des Identifikationssystems
DE19963625A1 (de) * 1999-12-29 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Messung des Abstands und der Geschwindigkeit von Objekten
DE10063252A1 (de) * 2000-12-19 2002-07-04 Delphi Tech Inc Funk-Fernbedienungssystem insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE10064141C2 (de) * 2000-12-21 2003-06-18 Siemens Ag Verfahren zum Nachweis einer Berechtigung zum Ver- oder Entriegeln oder der Benutzung eines Objekts sowie Sicherheitsvorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19754720C2 (de) * 1997-12-10 2000-12-07 Adc Automotive Dist Control Verfahren zum Betrieb eines Radarsystems
DE19957536A1 (de) * 1999-11-30 2001-06-21 Siemens Ag Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Diebstahlschutzsystems
DE10012113A1 (de) * 2000-03-13 2001-10-04 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Datenübertragung und/oder Abstandsmessung zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit eines Zugangsberechtigungskontrollsystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE10026032A1 (de) * 2000-05-25 2001-11-29 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung und Verfahren zur Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung
DE10054180A1 (de) * 2000-11-02 2002-05-29 Siemens Ag Verfahren zur Messung einer Kanallänge

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2767848A1 (de) * 2013-02-14 2014-08-20 Semtech Corporation Entferenungsmessungs- und Positionierungssystem
EP2767847A1 (de) * 2013-02-14 2014-08-20 Semtech Corporation Entfernungs- und Positionierungssystem
WO2014124785A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-21 Semtech Corporation Ranging and positioning system
US9551786B2 (en) 2013-02-14 2017-01-24 Semtech Corporation Ranging and positioning system
EP3187898A1 (de) * 2013-02-14 2017-07-05 Semtech Corporation Einordnungs- und positionierungssystem
DE102016215934A1 (de) 2016-08-24 2018-03-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Laufzeit und/oder eines Abstands zwischen mehreren Transceivern, insbesondere für ein Fahrzeugs-Zugangs- und/oder Start-System
US11343076B2 (en) 2016-08-24 2022-05-24 Continental Automotive Gmbh Method and apparatus for determining a propagation delay and/or a distance between multiple transceivers, particularly for a vehicle-entry and/or starting system
DE102016215934B4 (de) 2016-08-24 2024-02-29 Continental Automotive Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Laufzeit und/oder eines Abstands zwischen mehreren Transceivern, insbesondere für ein Fahrzeugs-Zugangs- und/oder Start-System

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