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Technisches
Gebiet
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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.
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Stand der
Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Verfahren
durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und für ein Zugangskontrollsystem
durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.
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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.
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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.
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Von Vorteil ist, wenn das Abfragesignal
aus aufeinanderfolgenden, im wesentlichen monoton steigenden und
monoton fallenden Up-Chirp-Rampen und Down-Chirp-Rampen gebildet wird.
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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).
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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.
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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.
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Damit können die Messzeiten und der
Aufwand bei der Realisierung eines Zugangskontrollsystems optimal
gestaltet werden.
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Der Funkdialog lässt sich effizient dadurch abwickeln,
indem das Abfragesignal intermittierend solange ausgesendet wird,
bis ein Antwortsignal von einem Codegeber empfangen wird.
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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.
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Der Gegenstand der Erfindung wird
an Hand der nachfolgenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Zugangskontrollsystems,
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2 eine
Spektraldarstellung,
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3 ein
Diagramm eines ersten Abfragesignals,
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4 ein
Diagramm eines zweiten Abfragesignals.
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Ausführung der
Erfindung
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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.
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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.
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Die Signalverarbeitung in der Auswerteeinheit 24 kann
in analoger und/oder digitaler Form erfolgen, sie kann durch Hardware,
Firmware oder Software realisiert sein.
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Durch Verwendung eines Zirkulators
oder eines Quasizirkulators, zB. eines Richtkopplers, kann die Basisstation 20 bzw.
der Codegeber 30 auch nur eine einzige Antenne aufweisen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.