DE112018000346T5

DE112018000346T5 - Verbesserte keyless-entry für kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE112018000346T5
Application number: DE112018000346.9T
Authority: DE
Inventors: Brent M. Ledvina; Robert W. Brumley; Robert William Mayor; William J. Bencze; Alejandro J. MARQUEZ; Shang-Te Yang; Xu Chen; Mohit Narang; Indranil S. Sen
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2019-09-19
Also published as: US10285013B2; US11627433B2; KR20190105049A; CN110312644A; CN114889553A; KR102341709B1; US11212642B2; US20230239656A1; US20220191644A1; WO2018148687A1; CN114889553B; US20190297457A1; US20180234797A1; JP2020510567A; CN110312644B; JP6975245B2

Abstract

Es werden Verfahren und Vorrichtungen bereitgestellt, mit denen eine mobile Vorrichtung (z. B. ein Keyless-Go-Schlüssel oder eine elektronische Unterhaltungsvorrichtung, wie ein Mobiltelefon, eine Uhr oder ein anderes tragbares Gerät) mit einem Fahrzeug derart interagieren kann, dass ein Standort der mobilen Vorrichtung durch das Fahrzeug bestimmt werden kann, wodurch eine bestimmte Funktionalität des Fahrzeugs ermöglicht wird. Eine Vorrichtung kann sowohl (eine) HF-Antenne(n) und (eine) magnetische Antenne(n) zum Bestimmen einer Position einer mobilen Vorrichtung in Bezug auf das Fahrzeug einschließen. Dieser kombinierte Ansatz kann verschiedene Vorteile bieten. Existierende Magnetspulen auf einer mobilen Vorrichtung (z. B. zum Laden oder zur Kommunikation) können für Abstandsmessungen wiederverwendet werden, die durch die HF-Messungen ergänzt werden. Jede Antenne der Vorrichtung kann Messungen an ein Modell eines maschinellen Lernverfahrens bereitstellen, das einen Nahbereich bestimmt, in dem sich die mobile Vorrichtung auf Grund der trainierten Messungen in den Nahbereichen befindet.

Description

QUERVERWEISE ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung, deren Priorität geltend gemacht wird, ist eine PCT-Anmeldung der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Nr. 62/457747 mit dem Titel „Verbesserte Keyless-Entry für Kraftfahrzeuge“, eingereicht am 10. Februar 2017, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Moderne Autos ermöglichen den Zutritt unter Verwendung eines Keyless-Go-Schlüssels und einige Autos ermöglichen das Starten durch einen Knopf, wenn sich der Keyless-Go-Schlüssel in dem Auto befindet. Ein solcher Vorgang wird als Keyless-Go und Keyless-Entry bezeichnet, bei dem eine Position des Keyless-Go-Schlüssels zum Entriegeln des Fahrzeugs genutzt wird, um das Fahrzeug zu starten, und andere Funktionen bereitgestellt werden. Die Position des Keyless-Go-Schlüssels wird unter Verwendung von Magnetsignalen bestimmt, die von magnetischen Antennen in dem Fahrzeug ausgestrahlt werden. Die magnetischen Signale werden durch den Keyless-Go-Schlüssel gemessen und an das Fahrzeug gesendet, um den Standort des Keyless-Go-Schlüssels zu bestimmen.
Der Keyless-Go-Schlüssel kann sperrig sein und ein zusätzliches Element darstellen, das ein Benutzer mit sich tragen muss. Ferner sind die Magnetfelder kurzwellig, und derzeitige Techniken sind anfällig für Hacker, die es einem Dieb ermöglichen können, auf das Auto zuzugreifen und es möglicherweise zu stehlen.
Daher ist die Bereitstellung neuer Verfahren und Vorrichtungen vorteilhaft, um diese Probleme zu überwinden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Einige Ausführungsformen können Verfahren und Vorrichtungen bereitstellen, um es einer mobilen Vorrichtung (z. B. einem Keyless-Go-Schlüssel oder einer elektronischen Unterhaltungsvorrichtung wie etwa einem Mobiltelefon, einer Uhr oder einer anderen tragbaren Vorrichtung) zu ermöglichen, mit einem Fahrzeug derart zu interagieren, dass ein Standort der mobilen Vorrichtung durch das Fahrzeug bestimmt werden kann, wodurch eine bestimmte Funktionalität des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform können die mobile Vorrichtung und das Fahrzeug (eine) HF-Antenne(n) und (eine) Magnetantenne(n) einschließen. Die mobile Vorrichtung kann Signaleigenschaften der HF-Signale und der magnetischen Signale von dem Fahrzeug, die sich auf einen Abstand von der Antenne der Vorrichtung zur Antenne des Fahrzeugs beziehen, messen. Beispiele von Signaleigenschaften schließen einen Eingangssignalstärkenindikator (RSSI) und einen Übertragungszeitwert (z. B. eine Paketumlaufzeit, die RTT) ein. In einigen Implementierungen kann/können die Magnetantenne(n) eine RSSI der magnetischen Signale messen, und die HF-Antenne(n) kann/können einen Übertragungszeitwert messen. Die verschiedenen Antennenarten können in Kombination oder getrennt verwendet werden. Zum Beispiel kann/können die HF-Antenne(n) verwendet werden, um Positionsänderungen der mobilen Vorrichtung, die von dem Fahrzeug weit weg ist, zu bestimmen (z. B. um zu bestimmen, dass sich ein Benutzer dem Fahrzeug nähert), während die Magnetantenne(n) verwendet werden kann/können, um einen Standort der mobilen Vorrichtung zu bestimmen, wenn sich die mobile Vorrichtung in der Nähe oder innerhalb des Fahrzeugs befindet. Entweder kann die mobile Vorrichtung oder das Fahrzeug den Standort bestimmen. Der Standort kann durch eine Steuereinheit des Fahrzeugs bereitgestellt werden, wodurch der Steuereinheit ermöglicht wird, einen vorgeschriebenen Vorgang des Fahrzeugs durchzuführen, wie beispielsweise eine oder mehrere Türen zu entriegeln oder die Verwendung eines Startknopfs zu ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen können magnetische Ladespulen als Magnetantenne wiederverwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann eine Nahfeldkommunikationsantenne (NFC-Antenne) als Magnetantenne zur Verwendung bei der Bestimmung eines Standorts der Vorrichtung wiederverwendet werden. Solch eine Wiederverwendung einer oder beider Antennen kann die Notwendigkeit spezieller Magnetantennen überflüssig machen und eine kleinere und weniger teure mobile Vorrichtung bereitstellen. Bei anderen Implementierungen kann ein Fahrzeug dreidimensionale Magnetantennen aufweisen, wodurch ermöglicht wird, dass die mobile Vorrichtung nur eine Magnetantenne hat.
Gemäß einer anderen Ausführungsform können Signalwerte, die von einer oder mehreren Antennen (z. B. HF- oder Magnetantenne) gemessen werden, mit einem Modell des maschinellen Lernverfahrens verwendet werden, um eine Position der mobilen Vorrichtung als innerhalb eines Satzes von Nahbereichen liegend zu klassifizieren. Der Satz von Nahbereichen kann eine erste Teilmenge aus einem oder mehreren Nahbereichen außerhalb des Fahrzeugs und eine zweite Teilmenge aus einem oder mehreren Nahbereichen außerhalb des Fahrzeugs einschließen. Das Modell des maschinellen Lernverfahrens kann unter Verwendung verschiedener Sätze von Signalwerten, die an Standorten quer durch eine Vielzahl von Nahbereichen gemessen werden, trainiert werden. Der bestimmte Nahbereich kann einer Steuereinheit des Fahrzeugs bereitgestellt werden, wodurch der Steuereinheit ein vorgegebener Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Ein besseres Verständnis der Art und Vorteile der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen gewonnen werden.
Figurenliste

1 zeigt ein Fahrzeug mit einem LF-Ortungssystem.
2 zeigt die Einbauten eines Keyless-Go-Schlüssels.
3 zeigt den Entwurf eines Systems auf hohem Niveau für ein LF-Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge.
4 zeigt ein alternatives System auf hohem Niveau für ein HF-Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ortungsvorgangs, das eine mobile Vorrichtung und drei Antennen eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst.
6 zeigt ein vorgeschlagenes System für ein kombiniertes LF-Magnetsystem + HF-Ortungssystem auf hohem Niveau für ein Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine mobile Vorrichtung mit Komponenten für die Sammlung, Verarbeitung, und Übertragung von Messungen und zusätzlichen Daten gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens, damit gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Vorgang von einem Fahrzeug über eine mobile Vorrichtung ermöglicht werden kann.
9 zeigt ein Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge auf Grundlage von Nahbereichen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein Schema eines vorgeschlagenen maschinellen Lerntrainings gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Implementierung des Modells des maschinellen Lernverfahrens, um zu identifizieren, in welchem Bereich sich eine mobile Vorrichtung in Bezug zu einem Fahrzeug befindet.
12 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermöglichen eines Vorgangs durch ein Fahrzeug, das eine mobile Vorrichtung umfasst.
13 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Vorrichtung, die gemäß einigen Ausführungsformen eine mobile Vorrichtung sein kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Einige Ausführungsformen können einer elektronischen Unterhaltungsvorrichtung (z. B. einem Mobiltelefon, einer Uhr oder einer anderen tragbaren Vorrichtung) ermöglichen, ein Kraftfahrzeug zu entriegeln und/oder zu starten, ohne dass ein eigener spezieller Keyless-Go-Schlüssel benötigt wird. Elektronische Unterhaltungsvorrichtungen verfügen nicht über den Bauraum für einen typischen Keyless-Go-Schlüssel, der drei LF-Magnetantennen einschließt. Ausführungsformen können eine kombinierte Lösung zur Standortbestimmung implementieren, die eine oder mehrere HF-Antennen und eine oder mehrere Magnetantennen verwendet. Solch eine Implementierung kann noch immer eine Standortgenauigkeit von 10 cm bereitstellen, wodurch ein Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge ermöglicht wird.
Einige Ausführungsformen können weniger als drei Magnetantennen und/oder kleinere Magnetantennen aufweisen, um die gewünschte Funktionalität und Genauigkeit bereitzustellen. In einer Ausführungsform können magnetische Ladespulen als Magnetantennen wiederverwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann eine Nahfeldkommunikationsantenne (NFC-Antenne) als Magnetantenne bei der Standortbestimmung einer Vorrichtung wiederverwendet werden. Solch eine Wiederverwendung einer oder beider Antennen kann die Notwendigkeit spezieller Magnetantennen überflüssig machen und eine kleinere und weniger teure mobile Vorrichtung bereitstellen.
Einige Ausführungsformen können einer mobilen Vorrichtung (z. B. einem Keyless-Go-Schlüssel oder einem Mobiltelefon) ermöglichen, ein Kraftfahrzeug unter Verwendung eines maschinellen Lernverfahrens, das bestimmt, ob eine mobile Vorrichtung innerhalb eines Satzes von Nahbereichen (z. B. eines Satzes von vorbestimmten Nahbereichen) im und um ein Fahrzeug herum liegt, zu verriegeln und zu starten. Das maschinelle Lernverfahren kann das Keyless-Entry / Keyless-Go durch Signaldämpfung, Verzögerung und Mehrwegempfang ermöglichen, wodurch ein Zutritt in Kraftfahrzeuge ohne die Notwendigkeit von LF-Antennen und LF-Signalen ermöglicht wird. Bei einigen Implementierungen können LF-Antennen verwendet werden, um die Genauigkeit zu verbessern.
Keyless-Entry unter Verwendung von LF-Antennen
Keyless-Go-Schlüssel für Kraftfahrzeuge mit Keyless-Entry- / Keyless-Go-Funktionen verwenden niederfrequente (LF) magnetische Signale, um den Standort des Keyless-Go-Schlüssels zu bestimmen. Diese Technologie kann eine Standortgenauigkeit von bis zu 10 cm ermöglichen. Diese Genauigkeit wird für die Funktionszuverlässigkeit benötigt und kann ein Erfordernis von Versicherungsgesellschaften sein. LF-basierte Keyless-Go-Schlüssel weisen relativ große Antennen auf und sind anfällig für Man-in-the-Middle-Angriffe (MITM).
Vorgänge
1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem LF-Ortungssystem. Bei Kraftfahrzeugen wird ein LF-Magnetsystem verwendet, um einen Keyless-Go-Schlüssel 105 zu lokalisieren. Gemäß 1 weisen moderne Kraftfahrzeuge üblicherweise mehrere Signale übertragende LF-Magnetantennen 110 (z. B. 4-8) auf. Diese Antennen sind eindimensional, insofern dass, der Vektor des Magnetfelds, den sie erzeugen, vor allem in eine Richtung zeigt. Sie werden an vielen Stellen in einem Kraftfahrzeug platziert, um eine gute geometrische Genauigkeit beim Lokalisieren des Keyless-Go-Schlüssels bereitzustellen. Das durch die LF-Antennen im Kraftfahrzeug erzeugte eindimensionale magnetische Feld wird durch die dreidimensionale LF-Antenne im Keyless-Go-Schlüssel kompensiert, die an der magnetischen Feldstärke des Vektors messen kann.
Der HF-Empfänger 120 kann Messdaten des Keyless-Go-Schlüssels 105 empfangen und die Messungen an eine Fahrzeugsteuereinheit 130 übermitteln, welche die Türsensoren 140 über einen Start-/Stoppknopf 150 steuern kann. Wie gezeigt, ist die Fahrzeugsteuereinheit 130 mit der Motorsteuereinheit 160, welche die Bewegungsfunktionen des Kraftfahrzeugs steuert, verbunden. Wie oben erwähnt, ist der Keyless-Go-Schlüssel 105 in der Regel sperrig und eine zusätzliche Vorrichtung, die mit sich getragen werden muss.
Eine Notflauf-Antenne 170 kann erkennen, dass der Keyless-Go-Schlüssel 105 entfernt wurde, wodurch ein Notlauf-Modus für das Fahrzeug 100 eingeleitet wird. Ein Notlaufmodus kann das Fahrzeug teilweise deaktivieren, während es noch gefahren werden kann. Ein Beispiel ist, wenn der Keyless-Go-Schlüssel in einem Fahrzeug vorhanden ist, um das Fahrzeug zu starten, und dann der Keyless-Go-Schlüssel aus dem Innenraum des Fahrzeugs entfernt (z. B. verloren oder aus dem Fenster geworfen) wird. In diesem Fall kann das Fahrzeug anzeigen, dass der Keyless-Go-Schlüssel fehlt, aber dass der Motor weiterhin läuft und das Fahrzeug angetrieben wird. In diesem Beispiel kann das Fahrzeug nicht neu gestartet werden, ohne den Keyless-Go-Schlüssel zurück in das Innere des Fahrzeugs zu bringen.
LF-Vorrichtung
Existierende Keyless-Go- / Keyless-Entry-Systeme für Kraftfahrzeuge funktionieren unter Verwendung von niederfrequenten (LF) Magnetsignalen (z. B. bei 100ern von kHz, wie zum Beispiel bis zu 500, 600, 700, 800 oder 900 kHz), um einen Keyless-Go-Schlüssel zu lokalisieren. Der Standort stellt die notwendigen Daten bereit, um zu bestimmen, welche Handlung das Kraftfahrzeug durchführen sollte. Einige Beispiele von Entscheidungen auf der Grundlage von Standorten von Keyless-Go-Schlüsseln sind, ob sie Türen entriegeln, das Fahrzeug starten oder das Schließen der Heckklappe mit dem Schlüssel im Innenraum verhindern oder nicht.
Bestehende LF-Technologie erfordert eine Antenne mit einem relativ großen Ausmaß, wodurch ein großer Keyless-Go-Schlüssel erforderlich ist oder es schwierig ist, ihn in eine mobile Verbrauchervorrichtung, wie ein Smartphone oder eine Uhr, zu integrieren. Zum Beispiel weist eine mobile/elektronische Verbrauchervorrichtung üblicherweise einen Anzeigebildschirm (z. B. einen Touchscreen) auf und hat idealerweise eine dünne, flache Form, die schwierig einzuhalten wäre, wenn eine Standard-3D-LF-Antenne hinzugefügt würde. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass das LF-Signal aufgrund seiner langsamen Modulationsrate Man-in-the-Middle-Angriffen ausgesetzt ist. Diese Angriffe können, wenn sie erfolgreich sind, jemandem ermöglichen, ein Automobil zu stehlen.
2 zeigt den Bauraum eines Keyless-Go-Schlüssels 200. 2 veranschaulicht die relativ große Größe der drei LF-Antennen 205 (welche die 3 orthogonalen Messungen des Vektorfeldes bereitstellen), die für eine Lokalisierungsgenauigkeit von 10 cm erforderlich sind. Wie gezeigt, weist die Antenne 210 einen Durchmesser von ungefähr 2 cm auf. Eine Lokalisierungsgenauigkeit von 10 cm ist erforderlich, um die Erfordernisse von Versicherungen zu erfüllen und einen zuverlässigen Keyless-Go- / Keyless-Entry-Betrieb zu gewährleisten. Die 3D-Antenne kann sicherstellen, dass unabhängig von ihrer Ausrichtung ein ausreichend starkes Signal durch den Keyless-Go-Schlüssel gemessen wird. Zum Beispiel sind die Magnetantennen in der Regel eine Magnetspule mit einem Magneten in der Magnetspule und erzeugen ein weitgehend lineares magnetisches Feld. Wenn die Spule der Vorrichtung nicht so ausgerichtet ist, dass sie eine Achse in mindestens einer bestimmten Ausrichtung (z. B. parallel dazu) mit dem linearen Magnetfeld der Fahrzeugantenne aufweist, kann der in den Spulen der Vorrichtung gemessene magnetische Fluss abnehmen. Durch drei zueinander orthogonal ausgerichtete Spulen kann sichergestellt werden, dass mindestens eine der Spulen ein starkes Signal empfängt. Auch wenn die Signalstärken von den drei Spulen kombiniert werden, ändert sich die Summe im Allgemeinen in Bezug auf die Orientierung nicht.
Standortbestimmung
3 zeigt den Entwurf eines Systems auf hohem Niveau für ein LF-Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge. Der Benutzer interagiert physisch mit dem Kraftfahrzeug, z. B. durch Berühren des Türgriffs der Fahrerseite oder durch Drücken des Startknopfes des Kraftfahrzeugs. Üblicherweise ist dieses physische Zusammenspiel mit dem Kraftfahrzeug notwendig, damit es über das LF-System den Standort eines Keyless-Go-Schlüssels initialisieren kann. Einige später beschriebene Ausführungsformen können die Lokalisierung auf Grundlage eines Kommunikationsauslösers zwischen einer Vorrichtung und dem Kraftfahrzeug beginnen.
Abstandsmessungen über den Keyless-Go-Schlüssel können durch sequenzielles oder simultanes Messen der empfangenen Signalstärke von jeder LF-Antenne des Kraftfahrzeugs (Antennen 301-304 in 3) durchgeführt werden. Eine Abstandsmessung wird durchgeführt, indem der Keyless-Go-Schlüssel die empfangene LF-Feldstärke von jeder Antenne misst und dann die Stärke in einen Abstand umwandelt (spätere Ausführungsformen beschreiben, wie die Signalstärke direkt in einen Bereich umgewandelt werden kann, der z. B. innerhalb oder außerhalb bestimmt wird). Insbesondere wird die Spannung durch die LF-Spule in eine Abstandsmessung umgewandelt. Die Leistung der Magnetfeldstärke fällt durch 1/r³ im Nahfeld ab, wodurch eine ausgezeichnete Empfindlichkeit gegenüber Abstandsänderungen bereitgestellt wird. Die gemessene Magnetfeldstärke kann jeder Antenne korrekt zugeordnet werden, wodurch eine Triangulation mit bekannten Positionen der LF-Antennen 301-304 ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen, die später beschrieben werden, wird der Abstand nicht berechnet, und die Signalstärkewerte können direkt verwendet werden, um die Position des Keyless-Go-Schlüssels zu bestimmen.
Die gemessenen LF-Feldstärken (oder Abstände) können dann zurück an das Kraftfahrzeug übertragen werden, damit das Kraftfahrzeug die Position des Keyless-Go-Schlüssels berechnen kann. Alternativ könnte der Keyless-Go-Schlüssel den Standort anstatt oder zusätzlich zu dem Kraftfahrzeug, das den Standort bestimmt, berechnen. Ein Sekundärkanal (z. B. ein UHF-Kanal) kann verwendet werden, um diese Information zu übertragen.
Zusätzlich zu diesen Kommunikationen können andere Kommunikationen kryptographisch den Keyless-Go-Schlüssel für das Kraftfahrzeug und das Kraftfahrzeug für den Keyless-Go-Schlüssel authentifizieren, z. B. unter Verwendung von Bluetooth@. Ein solches Sicherheitssystem kann eine gewisse Schwäche aufweisen, hauptsächlich durch Man-inthe-Middle-Angriffe auf das LF-Subsystem. Zum Beispiel kann ein Angreifer ein Signal von dem Keyless-Go-Schlüssel verstärken, das simulieren kann, dass sich der Keyless-Go-Schlüssel in der Nähe oder innerhalb des Fahrzeugs befände. In einem weiteren Beispiel kann ein Angreifer Authentifizierungscodes, die durchlaufen und wiederverwendet werden, aufspüren und speichern. Die Verwendung einer elektronischen Unterhaltungsvorrichtung kann fortschrittlichere Authentifizierungstechniken ermöglichen.
II. HF-Ortung
Einige Ausführungsbeispiele können eine verbesserte Benutzererfahrung eines Keyless-Go und Keyless-Entry-Systems bereitstellen, indem die Notwendigkeit für einen Keyless-Go-Schlüssel vollständig beseitigt und der mobilen Vorrichtung (z. B. Smartphone) des Benutzers ermöglicht wird, die existierenden Keyless-Go- und Keyless-Entry-Funktionen auszuführen. Damit eine mobile Vorrichtung (z. B. ein Mobiltelefon) eine derartige passive Funktionalität durchführen kann, können Hochfrequenzsignale (HF-Signale) verwendet werden, im Gegensatz zu den niederfrequenten (LF) magnetischen Signalen.
Folglich ist eine Lösung für die oben erwähnten Probleme, das LF-Subsystem in dem Kraftfahrzeug und den Keyless-Go-Schlüssel durch ein hochpräzises HF-Ortungssystem, das im Kraftfahrzeug und in der mobilen Vorrichtung integriert ist, zu ersetzen (oder zu ergänzen). Ein HF-Ortungssystem, wie Ultrabreitband (UWB), verfügt über eine Entfernungsgenauigkeit im cm-Bereich, eine kleine Antenne, die für den Einbau in eine mobile Vorrichtung geeignet ist, funktioniert im Wesentlichen weit weg von dem Kraftfahrzeug (~10 m weg) und weist nicht die gleichen Sicherheitslücken wie ein LF-System auf.
Eine weitere Verbesserung der Benutzererfahrung kann darin bestehen, die Absicht des Benutzers zu erfassen, wenn er sich dem Fahrzeug nähert oder sich davon entfernt, z. B. hat der Benutzer, der sich dem Fahrzeug nähert, wahrscheinlich die Absicht, das Fahrzeug zu entriegeln, wenn es gerade versperrt ist. Zusätzlich kann das Kraftfahrzeug, wenn sich der Benutzer dem Fahrzeug nähert, sicher die Innenleuchten einschalten, das Heizsystem aktivieren und die Türen oder den Kofferraum entriegeln, ohne physisch zu interagieren. Eine derartige längere, beabsichtigte Reichweite kann erreicht werden, wenn die Leistung von HF-Signalen um 1/r² abfällt. Eine weitere Verbesserung kann die verminderte Anfälligkeit eines Man-in-the-Middle-Angriffs einer LF-Magnetantenne sein.
Beispiel HF-System
4 zeigt ein alternatives System auf hohem Niveau für ein HF-Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug 420 kann mehrere HF-Antennen 401-403 (3 wie gezeigt) einschließen, die Signale an eine mobile Vorrichtung 410 senden. Die mobile Vorrichtung 410 kann einen Abstand zu den HF-Antennen 401-403 durch Verwendung einer Signaleigenschaft, wie zum Beispiel der RSSI oder der Übertragungszeit (z. B. RTT oder nur die Zeit für eine Einwegübertragung) erkennen. Die gemessenen Signalwerte können von der mobilen Vorrichtung 410 oder dem Fahrzeug 420 (z. B. nach Empfang der gemessenen Signalwerte von der mobilen Vorrichtung 410) verwendet werden, um den entsprechenden Standort der mobilen Vorrichtung 410 in Bezug auf das Fahrzeug 420 zu bestimmen.
Anders als bei einem magnetischen LF-System weist das HF-Ortungssystem das Problem auf, dass die Fahrzeugkarosserie, sich in der Nähe befindliche Hindernisse (Autos, Gebäude, Oberflächen) und der menschliche Körper Mehrwegempfang und Signaldämpfung verursachen können. Mehrwegempfang und Dämpfung können die Standortgenauigkeit der Vorrichtung des Benutzers derart verschlechtern, dass sie den erforderlichen Sollwerten der Kraftfahrzeugindustrie nicht entsprechen kann (z. B. 10 cm Genauigkeit für Innen-/Außenerfassung). Zum Beispiel sollte das Automobil nur aktiviert werden, wenn sich der Benutzer in dem Fahrersitz befindet. Mehrwegempfang kann insbesondere problematisch sein, wenn sich der Benutzer in oder in der Nähe des Kraftfahrzeugs befindet. Um solchen Problemen entgegenzutreten, können einige Ausführungsformen ein LF-System in Kombination mit dem HF-System verwenden. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Ausführungsformen ein Modell eines maschinellen Lernverfahrens verwenden, um zu bestimmen, ob sich die mobile Vorrichtung in bestimmten Nahbereichen in oder um das Fahrzeug herum befindet. Ferner können mehrere HF-Antennen für den Fall verwendet werden, dass eine der Antennen verdeckt ist, z. B. durch die Hand eines Benutzers.
Beispiel einer Abfolge einer HF-Ortung
Die mobile Vorrichtung und das Fahrzeug können unter Verwendung einer drahtlosen Protokollarchitektur (z. B. Bluetooth®) gepaart werden. Die mobile Vorrichtung und das Fahrzeug können dann miteinander kommunizieren, z. B. zu jeder späteren Zeit, einschließlich Stunden, Tagen, Wochen usw. später. Nach der Paarung kann das Fahrzeug und/oder die mobile Vorrichtung unter Verwendung des ersten drahtlosen Protokolls authentifiziert werden.
Die Paarung kann dadurch erfolgen, dass die mobile Vorrichtung ein Ankündigungssignal (z. B. unter Verwendung von Bluetooth-®Low Energy (BLE)) sendet und das Fahrzeug die Ankündigung während einer Abtastung erfasst. Diese Ankündigung und deren Erfassung kann ein Auslöseereignis zum Start der Lokalisierung umfassen, das aus einer größeren Entfernung als eine physische Auslösung, wie etwa das Anheben eines Türgriffs, erfolgen kann. Ein weiteres Beispiel für ein Auslöseereignis besteht in der Herstellung einer BLE-Verbindung, z. B. die Authentifizierung des Fahrzeugs und/oder die Verwaltung von Schlüsseln für die Ortung. Diese Authentifizierungsschlüssel können durch ein sicheres Element, z. B. in einem Anmeldeprozessor, gespeichert und verwaltet werden. Die mobile Vorrichtung und das Fahrzeug können Ortungsmöglichkeiten unter Verwendung des ersten drahtlosen Protokolls austauschen. Die Ortung kann unter Verwendung des ersten drahtlosen Protokolls eingeleitet und dann unter Verwendung eines zweiten Protokolls, z. B. Ultrabreitband (UWB), ausgeführt werden. Weitere Einzelheiten finden sich in der vorläufigen US-Patentschrift Nr. 62/565637 , welche durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist. In anderen Ausführungsformen kann zur Authentifizierung und Ortung dasselbe Protokoll verwendet werden.
Nach den einleitenden Signalen unter Verwendung des ersten drahtlosen Protokolls kann das Fahrzeug zu einer bestimmten Zeit mit dem Abtasten auf Ortungssignale beginnen, wobei eine oder mehrere Fahrzeugantenneneinheiten verwendet werden, die dem zweiten drahtlosen Protokoll entsprechen. Die eine oder mehreren Fahrzeugantenneneinheiten können eine oder mehrere Ortungsanforderungsnachrichten empfangen und eine oder mehrere Ortungsantwortnachrichten senden. Eine Steuereinheit in jeder der einen oder mehreren Antenneneinheiten oder Kombinationen von Antennen kann verschiedene Verarbeitungsschritte ausführen, z. B. Zeitstempel bestimmen. Die mobile Vorrichtung kann die Ortungsantwortnachrichten empfangen und Zeitstempel für die Übertragung der einen oder mehreren Ortungsanforderungsnachrichten bestimmen und Zeitstempel für die eine oder mehreren Ortungsantwortnachrichten bestimmen. Die mobile Vorrichtung kann diese Zeitstempel zum Bestimmen eines Abstands zwischen der mobilen Vorrichtung und dem Fahrzeug an das Fahrzeug senden. In anderen Implementierungen kann die mobile Vorrichtung den Abstand auf Grundlage der Übertragung und der Empfangszeit der Ortungssignale bestimmen. Die Ortung kann fortgesetzt werden, bis eine Ortungsanforderung zum Stoppen verarbeitet wird. In einigen Ausführungsformen können neben dem Abstand weitere Standortinformationen verwendet werden, z. B. in welchem Nahbereich sich die mobile Vorrichtung befindet, wie in Abschnitt IV beschrieben.
Als Teil der Ortung kann die mobile Vorrichtung oder das Fahrzeug eine anfängliche Ortungsnachricht senden, die eine Reihe von Impulsen einschließen kann. Diese Impulse können schwächer als Impulse, die in einem ersten drahtlosen Protokoll zur Authentifizierung verwendet werden, sein. Zum Beispiel kann die mobile Vorrichtung die anfängliche Ortungsnachricht aussenden, damit sie von jeder der HF-Antennen des Fahrzeugs empfangen werden kann. Die mobile Vorrichtung kann den exakten Zeitpunkt (z. B. mit einer Genauigkeit von 10-100 Pikosekunden) nachverfolgen, zu dem die anfängliche Ortungsnachricht gesendet wurde. Jede der HF-Antennen des Fahrzeugs sendet eine Ortungsantwortnachricht, die eine Kennung einschließt, anhand der identifiziert wird, welche HF-Fahrzeugantenne eine bestimmte Antwortnachricht gesendet hat. Die mobile Vorrichtung kann die exakten Zeiten des Empfangs der Ortungsantwortnachrichten verfolgen.
In einigen Ausführungsformen kann die mobile Vorrichtung die Empfangszeiten an das Fahrzeug senden, das seine eigenen Empfangszeiten der anfänglichen Ortungsnachricht an jeder der HF-Antennen und die Sendezeiten jeder der drei Ortungsantwortnachrichten verwenden kann, um den im Beispiel von 4 gezeigten Abstand (oder eine andere Information zur Ortung) zwischen der mobilen Vorrichtung und dem Fahrzeug zu bestimmen. Unterschiede in den Sende- und Empfangszeiten jeder der Nachrichten können verwendet werden, um den Abstand zu bestimmen, z. B. wenn der Uhren der beiden Vorrichtungen synchronisiert sind. In einem weiteren Beispiel kann eine Verzögerung der Empfangszeit der anfänglichen Ortungsantwortnachricht und der Sendezeit der Ortungsantwortnachricht von den Sende- und Empfangszeiten an der mobilen Vorrichtung subtrahiert werden, um die Umlaufzeit zu erhalten, die basierend auf der Geschwindigkeit des elektromagnetischen Signals in einen Abstand übertragen werden kann. Die bekannten Positionen der verschiedenen HF-Antennen in dem Fahrzeug können verwendet werden, um die Position der mobilen Vorrichtung in Bezug auf das Fahrzeug zu triangulieren.
In anderen Ausführungsformen kann die mobile Vorrichtung den Abstand (oder eine andere Information zur Ortung) zu dem Fahrzeug bestimmen. Wenn beispielsweise die vom Fahrzeug ausgetauschte Ortungsinformation (1) zugehörige Positionen der HF-Antennen des Fahrzeugs und (2) eine erwartete Verzögerung zwischen dem Empfang einer Ortungsanforderungsnachricht und der Übertragung einer Ortungsantwortnachricht einschließt, kann die mobile Vorrichtung den Abstand unter Verwendung der Empfangs- und Sendezeiten der Ortungsnachrichten bestimmen.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ortungsvorgangs, der gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine mobile Vorrichtung 500 und drei Antennen 552-556 eines Fahrzeugs umfasst. In diesem Beispiel von 5 sendet die mobile Vorrichtung 500 ein einzelnes Paket aus, das von den Antennen 552-556 (z. B. jeweils von einem anderen Knoten) empfangen wird. In einer anderen Implementierung kann die mobile Vorrichtung 500 ein Paket an jeden Knoten senden und jeder Knoten kann auf dieses bestimmte Paket antworten. Das Fahrzeug kann auf eine bestimmte Antenne reagieren, so dass beide Vorrichtungen wissen, welche Fahrzeugantenne beteiligt ist, oder ein Paket kann angeben, für welche Antenne eine Nachricht bestimmt ist. Zum Beispiel kann eine erste Antenne auf ein empfangenes Paket antworten; und sobald die Antwort empfangen wurde, kann ein anderes Paket zu einer anderen Antenne gesendet werden. Aber dieses alternative Verfahren benötigt mehr Zeit und Energie.
5 zeigt eine Ortungsanforderung 510, die zu einer Zeit T1 gesendet wird und an den Antennen 552-556 zu den entsprechenden Zeiten T2, T3 und T4 empfangen wird. Somit reagieren die Antennen (z. B. Ultrabreitband-Antennen) im Wesentlichen zur gleichen Zeit und antworten unabhängig. Antennen 552-556 stellen Ortungsantworten 520 bereit, die zu den entsprechenden Zeiten T5, T6 und T7 gesendet werden. Die mobile Vorrichtung 500 empfängt die Ortungsantworten zu den entsprechenden Zeiten T8, T9 und T10. Eine optionale Ortungsnachricht 530 kann gesendet werden (bei T11 gezeigt), die von den Antennen 552-556 zu den entsprechenden Zeiten T12, T13 und T14 empfangen wird. Information 540 (z. B. Standort, Abstand oder Zeit) kann nach einem Satz von Ortungsnachrichten gesendet werden und muss nur von einer Antenne empfangen zu werden, welche die Information an eine Steuereinheit weiterleiten kann. In dem gezeigten Beispiel werden Zeitstempel, die von der mobilen Vorrichtung 500 nachverfolgt werden, an mindestens eine der Antennen 552-556 gesendet, so dass das Fahrzeug den Abstand zu dem Fahrzeug bestimmen kann, z. B. auf Grundlage der Positionen der Antennen in dem Fahrzeug. In anderen Beispielen kann die mobile Vorrichtung 500 einen Abstand bestimmen und den Abstand zu dem Fahrzeug senden. Zusätzlich zum Abstand können weitere Standortinformationen bestimmt werden, z. B. in welchem Nahbereich sich die mobile Vorrichtung befindet, wie in Abschnitt IV beschrieben.
Um zu bestimmen, welche Ortungsantwort von welcher Antenne stammt, kann das Fahrzeug in einigen Ausführungsformen die mobile Vorrichtung über die Reihenfolge der Antwortnachrichten informieren, die gesendet werden sollen, z. B. während des Ortungsaufbau-Handshakes. In anderen Ausführungsformen können die Ortungsantworten Kennungen einschließen, die angeben, welche Antenne die Nachricht gesendet hat. Diese Kennungen können in dem Ortungsaufbau-Handshake ausgehandelt werden.
Die Verwendung der Ortungsnachricht 530 kann eine verbesserte Genauigkeit ermöglichen. Die Antennen können über einen synchronisierten Takt miteinander verbunden sein, aber die Antwortzeiten (z. B. Verzögerung zwischen T2 und T5) können unterschiedliche Verzögerungen aufweisen, z. B. können T5-T2 und T6-T3 verschieden sein. Die Ortungsnachricht 530 kann einen Toleranzbereich für die Umlaufzeiten bereitstellen, die für jeden der Antennenknoten unterschiedlich sind. Solche Unterschiede in den Umlaufzeiten können zu Ortungsfehlern von einem Meter oder zwei Metern führen. Durch Ergänzung der Ortungsnachricht 530 können Ausführungsformen aufgrund der unterschiedlichen Umlaufzeiten einen Fehler reduzieren. Dieser alternative Ansatz der Abstandsangleichung kann eine Funktion der Zeitstempel bereitstellen, welche im Wesentlichen die Auswirkungen der verbleibenden Taktabweichungen und Takt-Offsets, die während der potentiell unterschiedlichen Umlaufzeiten akkumuliert werden, minimiert.
Nachrichten 510-530 können sehr wenig Daten in der Nutzlast einschließen, z. B. indem weniger Impulse als sonst verwendet werden. Die Verwendung von weniger Impulsen kann vorteilhaft sein. Die Umgebung eines Fahrzeugs und einer mobilen Vorrichtung (möglicherweise in einer Tasche) kann Messungen erschweren. In einem weiteren Beispiel könnte eine Antenne in eine andere Richtung zeigen als der Richtung, aus der sich die mobile Vorrichtung nähert. Deshalb ist es wünschenswert, für jeden Impuls einen hohen niedrigeren Wert zu verwenden, aber es gibt gesetzliche Einschränkungen (auch was die Batterie betrifft), wie viel Leistung in einem vorgegebenen Zeitfenster angewandt werden kann (z. B. gemittelt über 1 Millisekunde). Die Paketrahmen in diesen Nachrichten können sich in der Größenordnung von 150 bis 180 Mikrosekunden bewegen. Der Paketrahmen in einer Nachricht, die Information 540 einschließt, kann länger sein, z. B. 200 oder 250 Mikrosekunden lang.
III. HF und LF kombiniert
Ein Problem bei der Verwendung von LF in einer elektronischen Unterhaltungsvorrichtung ist die Größe der Magnetspulen. Insbesondere die Verwendung von drei orthogonalen Spulen, um eine genaue Messung sicherzustellen, d. h., dass ein ausreichender magnetischer Fluss unabhängig von der Ausrichtung der Vorrichtung gemessen wird. Wie oben erwähnt, kann ein Ortungssystem, das ausschließlich auf HF basiert, Dämpfungsprobleme aufweisen, wodurch die gewünschte Genauigkeit (z. B. innerhalb 10 cm) beeinträchtigt wird.
Die Verwendung von sowohl HF- als auch LF-Antennen kann derartige Probleme mindern. Zum Beispiel kann nur eine LF-Antenne verwendet werden, da die HF-Antenne(n) die Messungen ergänzen, um ein ausreichend starkes Signal von einer ausreichenden Anzahl Antennen sicherzustellen. Zum Beispiel kann die Vorrichtung aufgrund einer aktuellen Ausrichtung der Vorrichtung kein ausreichend starkes Signal von einer LF-Antenne messen, und somit kann diese LF-Antenne keine brauchbare Standortinformation bereitstellen. Eine oder mehrere HF-Antennen (welche in der Nähe der aktuell unbrauchbaren LF-Antenne sein können) können jedoch ein ausreichend starkes Signal bereitstellen, sodass eine Abstandsmessung von diesen HF-Antennen aus vorgenommen werden kann, wodurch die durch die aktuelle Ausrichtung der Vorrichtung verursachte Unzulänglichkeit ausgeglichen wird. Eine andere Implementierung könnte mindestens eine kleinere Magnetspule als üblicherweise in bestehenden Keyless-Go-Schlüsseln verwenden (z. B. ein kleinerer Durchmesser für eine Spule mit Wicklungen, die sich nicht auf der überwiegenden Fläche des Anzeigebildschirms der Vorrichtung befinden).
Zusätzlich kann bei Verwendung einer Kombination von HF und LF die Anzahl der HF-Antennen im Verhältnis zu einer Ausführungsform, bei der die Vorrichtung nur HF-Antennen verwendet, reduziert werden. Die Ergänzung der LF-Antennen (die möglicherweise zur Einhaltung älterer Bestimmungen beibehalten werden) kann die Kosten des HF-Systems reduzieren.
Kombiniertes System
6 zeigt ein vorgeschlagenes System für ein kombiniertes LF-Magnetsystem + HF-Ortungssystem auf hohem Niveau für ein Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das kombinierte System kann die bestehenden LF-Antennen 601-604 in einem Fahrzeug 620 wiederverwenden, mit der Möglichkeit der Zugabe einer oder mehrerer LF-Antennen zur Bereitstellung orthogonaler magnetischer Felder. Wie gezeigt, schließt das System die Eingliederung der HF-Antennen 651-653 (und potentieller Ortungschips) an verschiedenen Stellen in dem Fahrzeug 620 ein. Eine mobile Vorrichtung 610 kann einen HF-Ortungschip und eine HF-Antenne integrieren, wie z. B. in 7 beschrieben.
Somit kann, um mögliche Mängel, die bei einem reinen HF-Ortungssystem auftreten können, zu mindern, ein LF- + HF-Ortungssystem verwendet werden. Das kombinierte System kann alle Leistungsvorteile der bestehenden LF-Lösung bereitstellen, jedoch mit deutlichen Vorteilen für eine mobile Vorrichtung. Eine kombinierte Lösung kann einen HF-Ortungschip und (eine) Antenne(n) in die mobile Vorrichtung integrieren. Ein LF-Chip und eine Antenne können wesentlich kleiner sein, z. B. wenn sie so ausgelegt sind, dass sie nur in Betrieb gehen, wenn sich der Benutzer relativ nahe oder innerhalb des Kraftfahrzeugs befindet (1-2 m von der Fahrzeugmitte), im Gegensatz zu 10 Meter weit weg.
In einigen Ausführungsformen kann die mobile Vorrichtung 610 eine oder mehrere Magnetspulen in der mobilen Vorrichtung 610 wiederverwenden oder integrieren. Die Wiederverwendung von Spulen könnte durchgeführt werden, indem Spulen zur induktiven Aufladung oder für Nahfeldkommunikationen (NFC) wiederverwendet werden. Wenn die mobile Vorrichtung keine induktive Aufladung (oder NFC) unterstützt oder mehr Spulen erwünscht sind, um eine orthogonale Feldmessung bereitzustellen, können alternativ zusätzliche Spulen hinzugefügt werden. Da mobile Unterhaltungsvorrichtungen räumlich beschränkt sind, kann die Drahtstärke, der Schleifendurchmesser und die Anzahl von Windungen in den Spulen eingeschränkt sein.
Folglich kann ein weiterer Vorteil eines kombinierten Systems durch Wiederverwendung der Komponenten eines induktiven (drahtlosen) Lade-Subsystems in der mobilen Vorrichtung erreicht werden. Diese Subsysteme können eine oder mehrere induktive Spulen (z. B. eine LF-Antenne), einen Chip zum Laden der Batterie aus dem empfangenen Magnetfeld und in der Regel in dem 100erter kHz-Frequenzbereich arbeiten, was bestehenden LF-Systemen in Kraftfahrzeugen ähnlich ist. Zum Beispiel kann die induktive Ladespule in einer ähnlichen Weise wie die Antenne 210 funktionieren, wenn eine Ortung durchgeführt wird.
Die Wiederverwendung bestehender drahtloser Ladespulen kann jedoch ein Problem verursachen. Die Anzahl und Ausrichtung von LF Antennen in der mobilen Vorrichtung kann kleiner sein als die gewünschte 3-D-Antennenkonfiguration in heutigen Keyless-Go-Schlüsseln, wie dem Keyless-Go-Schlüssel 200. Dies könnte auf verschiedene Weise überwunden werden. Zum Beispiel können zusätzliche Spulen der mobilen Vorrichtung hinzugefügt werden, um eine vollständige 3-D-Funktionalität bereitzustellen oder die Anzahl vorhandener LF-Antennen des Fahrzeugs kann mit weiteren Antennen zur Erzeugung magnetischer Felder in drei orthogonalen Richtungen erhöht werden. Solche Implementierungen können sicherstellen, dass die mobile Vorrichtung unabhängig von der Orientierung der mobilen Vorrichtung ein starkes Signal messen kann.
Kombiniertes Keyless-Go-System
7 zeigt eine mobile Vorrichtung mit Komponenten für die Sammlung, Verarbeitung, und Übertragung von Messungen und zusätzlichen Daten gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Signale an der LF-Antenne 705, die mehreren Antennen entsprechen können, können über LF-Chip 710 gemessen werden, um Signalwerte bereitzustellen (z. B. RSSIs). Signale an der HF-Antenne 715, die mehreren Antennen entsprechen können, können über HF-Chip 720 gemessen werden, um Signalwerte (z. B. Übertragungszeit, RSSIs und/oder Winkelinformation) bereitzustellen. Ein Messschaltkreis 740 (z. B. in einem programmierbaren Prozessor) kann einen Abstand oder andere Informationen zum Abstand bestimmen. Der Messschaltkreis 740 (oder eine andere Schaltung) kann ein sicheres Element 745 zum Speichern und Verwalten von Schlüsseln einschließen, z. B. Erhalten und Bereitstellen von Verschlüsselungs- und Authentifizierungscodes, wie hierin beschrieben.
In einer Ausführungsform kann die RSSI-Information für ein HF-Signal verwendet werden, um die Übertragungszeitentfernung zu gewichten. Somit kann dem von einem schwachen Signal ermittelten Abstand ein geringeres Gewicht zugeteilt werden. Die Winkelinformation kann unter Verwendung eines Zwischenraums zwischen zwei Fahrzeugantennen und unter Verwendung einer Lagemessung (Orientierung) bestimmt werden. Die Richtung zu jeder der Antennen kann bestimmt werden und zur Positionseingrenzung verwendet werden. Wenn sich die mobile Vorrichtung beispielsweise basierend auf der Abstandsmessungen und Signalstärke (oder Phase) in dem Sichtfeld einer bestimmten Antenne befindet, kann der Standort der mobilen Vorrichtung eingegrenzt werden.
In 7 können LF-RSSIs und HF-Abstandsinformationen (z. B. Informationen zur Übertragungszeit) von einer oder mehreren HF- und LF-Magnetantennen des Fahrzeugs auf der mobilen Vorrichtung gemessen werden. Die Messungen können dann gefiltert oder verarbeitet werden, um ihre Integrität zu prüfen und Ausreißer zu entfernen, z. B. durch einen Messschaltkreis 740, der sich in einem Anmeldeprozessor der mobilen Vorrichtung befinden kann. Diese Messungen zusammen mit allen erforderlichen zusätzlichen Daten, wie Gyrosensor, Beschleunigungssensor und grobe Positionsdaten (z. B. GPS), können gesammelt werden und dann für eine genaue Standortbestimmung einer mobilen Vorrichtung wieder in das Kraftfahrzeug zurück übertragen werden. In einem Beispiel können Sensoren 750 einen Gyrosensor und/oder Beschleunigungssensor einschließen. In einem Beispiel kann eine Grobortungsschaltung 760 eine GPS-Schaltung, eine WLAN-Schaltung oder eine Eingabeschaltung einschließen. Die Übertragung der gesammelten Messungen und Zusatzdaten kann über jedes geeignete drahtlose Kommunikationssystem (z. B. Schaltkreis 730 und HF-Antenne 725) erfolgen, einschließlich WLAN, BT, Ultrabreitband oder sogar das LF-System. Diese Zusatzdaten können einen oder mehrere Werte von einem oder mehreren physikalischen Eigenschaften der mobilen Vorrichtung bereitstellen.
Wenn nur eine magnetische Spule verwendet wird, kann ein Durchmesser einer Spule groß sein, z. B. mindestens ¼, ½, oder nahezu die größte Länge der Vorrichtung, z. B. etwa 2-5 cm. Der große Durchmesser (und potentiell mehrere Wicklungen, z. B. 4-9) kann die Empfindlichkeit zur Messung des magnetischen Flusses durch die Spulen von den Magnetantennen der Fahrzeuge erhöhen. Ein Gyrosensor (z. B. einer der Sensoren 750) kann in Verbindung mit der Messung der Magnetspule verwendet werden, um die Signalstärke für eine gemessene Ausrichtung zu kalibrieren. Wenn die Vorrichtung nur eine Magnetantenne verwendet, würde die Signalstärke von der Ausrichtung der Vorrichtung abhängen. Wenn die Fahrzeugantenne identifiziert wird (z. B. unter Verwendung einer eindeutigen Kennung innerhalb der Antennen in dem Fahrzeug), kann eine Ausrichtung der Vorrichtung (gemessen durch den Gyrosensor) mit einer bestimmten funktionalen Form in Bezug gebracht werden, um festzustellen, wie sich der Abstand zur Signalstärke verändert. Zum Beispiel würde eine Ausrichtung (z. B. ein Satz von drei Winkeln: Gieren, Steigung, und Rollen) von der mobilen Vorrichtung einen Satz von konzentrischen Kreisen unterschiedlicher Entfernung von der Antenne bereitstellen, wobei jeder Kreis einer unterschiedlichen Signalstärke entspricht. Wobei die zweite Ausrichtung die gleichen konzentrischen Kreise aufweisen kann, aber unterschiedlichen Signalstärken entspricht, da die unterschiedliche Ausrichtung zu unterschiedlichen Signalstärken bei einem gleichen Abstand von der Antenne führen würde.
Messungen können mit verschiedenen Ausrichtungen durchgeführt werden, um den Abstand für ein gegebenes Messpaar (Datenpunkt) aus Signalstärke und Ausrichtung zu kalibrieren. Es ist nicht jede mögliche Kombination von Signalstärke und Ausrichtung erforderlich, da eine Interpolation oder eine Funktionsanpassung an den gemessenen Kalibrierungsdatenpunkt verwendet werden kann, um die Zwischenräume, die nicht durch die Kalibrierungsdatenpunkte abgedeckt werden, zu füllen. Dementsprechend kann eine Ausrichtung unter Verwendung eines Sensors der mobilen Vorrichtung gemessen werden und die Ausrichtung verwendet werden, um eine Entsprechung des Abstands zwischen der Magnetantenne der Vorrichtung und der Magnetantenne des Fahrzeugs zu bestimmen.
In einigen Ausführungsformen können die LF-Spulen vorwiegend in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugs (z. B. innerhalb 1 m oder innerhalb des Fahrzeugs) verwendet werden und somit können die kleineren Magnetspulen (z. B. 0,5 cm oder weniger) ein ausreichend starkes Signal von einer LF-Fahrzeugantenne messen, wenn dieses in diesem Bereich liegt. Weiter von dem Fahrzeug entfernt kann das HF-Ortungssystem verwendet werden. Die HF-Signale zerfallen langsamer als die Magnetfelder, und eine Genauigkeit von 10 cm wird nicht benötigt, wenn sich die Vorrichtung weiter von dem Fahrzeug entfernt befindet.
Eine Bestimmung, ob das HF-System oder das LF-System verwendet werden soll, kann auf der Grundlage des Abstands bestimmt werden. Zum Beispiel kann das HF-System beginnen, ein nennenswertes Signal vor dem LF-System zu empfangen. Auf diese Weise kann die Ortungsschaltung (eine mobile Vorrichtung oder in dem Fahrzeug) eine vernachlässigbare Signalstärke, die mit dem LF-System gemessen wurde, selektiv ignorieren (oder eine geringe Gewichtigkeit zuordnen), wodurch die relative Position unter Verwendung des HF-Systems bestimmt wird. Da die HF-Signale einen geringeren Abstand anzeigen und/oder die LF-Signale nennenswert werden, kann dann den LF-Signalen eine höhere Gewichtung zugeteilt werden und begonnen werden, sie zu verwenden. Dann kann an einem gewissen Punkt (z. B. auf der Grundlage von HF- und/oder LF-Signalen an einer Stelle innerhalb eines Schwellenabstandes) das HF-Signal ignoriert werden oder eine den HF-Signalen zugeteilte Gewichtung kann abnehmen, wenn sich die Vorrichtung dem Fahrzeug weiter nähert. Sobald sich die Vorrichtung beispielsweise in dem Fahrzeug befindet, kann das LF-System in mindestens einigen Ausführungsformen exklusiv verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen können zwei Spulen verwendet werden, wobei die zwei Spulen orthogonal sind oder sich um mindestens 45° in den Achsen der beiden Spulen unterscheiden. Der Durchmesser einer Spule kann viel größer sein als die andere Spule. Die kleinere Spule kann mehr Wicklungen und/oder dickeren Draht aufweisen. Beispiele für Induktanz liegen zwischen 60-80 pH.
Duale Verwendung
Wie oben erwähnt, kann eine Spule in einer Unterhaltungsvorrichtung (z. B. einem Mobiltelefon oder einer Uhr) für mehrere Zwecke verwendet werden, von denen eine zum Messen magnetischer Signale dient, die von einer Fahrzeugantenne ausgestrahlt werden. Eine solche Spule kann auch zum Laden der Vorrichtung, zum Kommunizieren von Daten über NFC oder anderen Zwecken verwendet werden. Diese Wiederverwendung kann mit jeder der Ausführungsformen implementiert werden, die eine Magnetantenne verwenden.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine mobile Vorrichtung eine oder mehrere Magnetantennen (z. B. 705 von 7) und eine Schaltung zur Messung des magnetischen Durchflusses (z. B. 710 von 7) umfassen, die mit der einen oder den mehreren Magnetantennen gekoppelt ist und konfiguriert ist, um eine Signalstärke eines Signals von einer externen Antenne bereitzustellen. Die mobile Vorrichtung kann auch eine Batterie aufweisen, die mit der einen oder den mehreren Magnetantennen gekoppelt ist und so konfiguriert ist, dass sie über Magnetfelder geladen wird, die mit der einen oder den mehreren Magnetantennen zusammenwirken. Die Signalstärke des Signals von der externen Antenne kann verwendet werden, um einen Standort der mobilen Vorrichtung zu bestimmen.
In einem anderen Beispiel kann die mobile Vorrichtung auch eine Datenkommunikationsschaltung (z. B. für NFC), die mit der einen oder den mehreren Magnetantennen gekoppelt ist und zum Kommunizieren von Daten mit einer externen Vorrichtung konfiguriert ist, aufweisen. Die Signalstärke des Signals von der externen Antenne kann verwendet werden, um einen Standort der mobilen Vorrichtung zu bestimmen.
Verfahren unter Verwendung eines Kombinationssystems
8 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens 800, um einem Kraftfahrzeug, das eine mobile Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst, den Betrieb zu ermöglichen. Verfahren 800 kann durch die mobile Vorrichtung ausgeführt werden, welche die Signalwerte misst, oder durch ein Fahrzeug, das Signalwerte von der mobilen Vorrichtung, z. B. einem Telefon oder einer Uhr, empfängt. Zusätzlich können einige Ausführungsformen eine Verschlüsselung oder Authentifizierung sowie eine mobile Vorrichtung/fahrzeugbezogene Entdeckung, z. B. wie hierin beschrieben, bereitstellen.
In Block 810 wird ein erster Satz gemessener Signalwerte unter Verwendung von einer oder mehreren HF-Antennen der mobilen Vorrichtung empfangen. Der erste Satz Signalwerte kann eine oder mehrere erste Signaleigenschaften (z. B. Signalstärke oder Übertragungszeitwert, wie etwa eine Umlaufzeit (RTT)) von Signalen von einem oder mehreren HF Antennen des Fahrzeugs bereitstellen. Die eine oder die mehreren ersten Signaleigenschaften eines Signals können sich in Bezug auf einen Abstand zwischen einer HF-Antenne der Vorrichtung, die das Signal empfangen hat, und einer HF-Antenne, die das Signal emittierte, ändern.
Die Signale von einer Fahrzeugantenne können eine Kennung einschließen, die eine bestimmte Antenne identifiziert. Auf diese Weise können die gemessenen Werte der richtigen Antenne zugeordnet werden. Der erste Satz Signalwerte kann gemessen werden, nachdem eine Kennung und/oder Authentifizierung zwischen der mobilen Vorrichtung und dem Fahrzeug stattgefunden hat. Diese HF-Messung kann in einem relativ großen Abstand von dem Fahrzeug stattfinden, z. B. 15 m, 10 m oder 5 m von dem Fahrzeug. In verschiedenen Ausführungsformen arbeiten die eine oder die mehreren HF-Antennen mit einer Frequenz in einem Bereich von 315 MHz bis 956 MHz, 2402 MHz bis 2480 MHz (für Bluetooth) und/oder 3,1 GHz bis 10,6 GHz (für Ultrabreitband).
In Block 820 wird ein zweiter Satz gemessener Signalwerte unter Verwendung von einer oder mehreren HF-Antennen der mobilen Vorrichtung empfangen. Die magnetischen Antennen können in einem Niederfrequenzbereich (z. B. mehrere hundert kHz, wie einem Bereich von 100 kHz bis 900 kHz) arbeiten. Der zweite Satz von Signalwerten kann eine oder mehrere zweite Signaleigenschaften von Signalen von einer oder mehreren Magnetantennen des Fahrzeugs bereitstellen. Die eine oder die mehreren zweiten Signaleigenschaften (z. B. Signalstärke) eines Signals können sich in Bezug auf einen Abstand zwischen einer Magnetantenne der Vorrichtung, die das Signal empfangen hat, und einer Magnetantenne des Fahrzeugs, die das Signal emittierte, ändern. In einigen Ausführungsformen kann der Beginn der magnetischen Ortung durch HF-Messungen ausgelöst werden.
Ein Satz Signalwerte kann einen Signalwert oder mehrere Signalwerte einschließen. Der Satz Signalwerte kann mehrere Signalwerte einschließen, die aus einem Signal entstehen, das von einer übertragenden Antenne gesendet und von mehreren Antennen empfangen wird. In einem anderen Beispiel kann der Satz Signalwerte mehrere Signalwerte aus mehreren Signalen, die von einer Antenne übertragen werden und von einer oder mehreren Antennen empfangen werden, einschließen.
In Block 830 wird ein Standort der mobilen Vorrichtung unter Verwendung des ersten Satzes Signalwerte und des zweiten Satzes Signalwerte bestimmt. Jeder der Signalwerte kann einem bestimmten Abstand von einer zugehörigen Fahrzeugantenne entsprechen. Auf Grundlage der Abstände kann mittels Triangulation der Ortungspunkt, der die vorgeschriebenen Entfernungen von jeder der Fahrzeugantennen aufweist, bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen werden sowohl der erste Satz Signalwerte als auch der zweite Satz Signalwerte verwendet, um einen gleichen Standort zu einem gleichen Zeitpunkt zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen kann der erste Satz Signalwerte zum Messen einer ersten Position zu einem ersten Zeitpunkt verwendet werden und der zweite Satz Signalwerte kann zum Messen einer zweiten Position zu einem zweiten Zeitpunkt verwendet werden, wodurch die Bestimmung eines Standortes (d. h. eines oder mehrerer Standorte) unter Verwendung des ersten Satzes Signalwerte und des zweiten Satzes Signalwerte untermauert wird.
In verschiedenen Ausführungsformen können ein Kalman-Filter, Partikelfilter, Gauß-Filter oder die Methode der kleinsten Quadrate verwendet werden, um den Standort zu bestimmen. Die Methode der kleinsten Quadrate kann dazu dienen, das Signal zu triangulieren, um den Standort zu identifizieren, der dem gemessenen Abstand zu allen Antennen am besten entspricht. Messungen für verschiedene Antennen können in der Methode der kleinsten Quadrate unterschiedlich gewichtet werden. Neben den Quadraten können andere Fehlermetriken verwendet werden, z. B. die absolute Differenz zwischen dem gemessenen Abstand und dem Abstand einer ausgewählten Koordinate und einer Antenne. Verschiedene Techniken können zum Lösen des Gleichungssystems angewandt werden, das eine Kostenfunktion des Fehlers zwischen einem ausgewählten Abstand (und seinen zugehörigen Abständen) und dem gemessenen Abstand minimiert. Zum Beispiel können iterative Optimierungsverfahren verwendet werden. Der Fehler in den Messungen kann durch Rauschen in den Signalen verursacht werden, so dass es keinen einzelnen Standort gibt, der genau den gemessenen Abstand zu allen Antennen bereitstellt.
In einigen Ausführungsformen kann das Kalman-Filter archivierte Standortinformationen verwenden, um einen aktuellen Standort besser zu definieren. Das Kalman-Filter kann ein optimales Rahmenwerk bereitstellen, um einen historischen Speicher der Standorte bereitzustellen. Das Kalman-Filter kann auf einer typisch physischen Bewegung basieren. Unterschiedliche Modelle für das Kalman-Filtern können für unterschiedliche physische Bewegungen verwendet werden, z. B. ein Kalman-Filter für den Fall, dass der Benutzer in Richtung des Fahrzeugs geht und ein anderes Kalman-Filter, wenn sich ein Benutzer innerhalb des Fahrzeugs befindet.
Die Standortbestimmung kann durch die mobile Vorrichtung oder das Fahrzeug durchgeführt werden. Beispielsweise kann die mobile Vorrichtung Abstandsinformationen an das Fahrzeug senden, die den Standort bestimmen können. In einigen Implementierungen kann die Abstandsinformation (einer) Übertragungszeit(en) eines ersten Satzes Impulse und (einer) Empfangszeit(en) eines zweiten Satzes Impulse entsprechen. Die Abstandsinformationen können Zeitstempel einschließen, die dem ersten Satz Impulse in der Ortungsanforderungsnachricht und dem zweiten Satz Impulse in der einen oder den mehreren Ortungsantwortnachrichten entsprechen, wie z. B. in 5 gezeigt. Die Zeitstempel können konfigurierbar sein, um von einer Steuereinheit des Fahrzeugs verwendet zu werden, um einen Abstand der mobilen Vorrichtung von dem Fahrzeug zu bestimmen, z. B. wie hierin beschrieben.
In anderen Ausführungsformen kann die mobile Vorrichtung den Abstand bestimmen. Zum Beispiel kann die mobile Vorrichtung den Abstand unter Verwendung der Sendezeit(en) des ersten Satzes Impulse und der Empfangszeit(en) des zweiten Satzes Impulse sowie aufgrund der Positionen der Antennen in dem Fahrzeug bestimmen. Somit kann die Abstandsinformation den Abstand einschließen.
In Block 840 wird der Standort einer Steuereinheit des Fahrzeugs bereitgestellt (z. B. übertragen). Der Standort kann intern (z. B. wenn durch das Fahrzeug bestimmt) oder von der mobilen Vorrichtung (z. B. wenn die mobile Vorrichtung den Standort bestimmt) bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Steuereinheit in die Lage versetzt werden, einen vorgeschriebenen Betrieb des Fahrzeugs durchzuführen. In einem Beispiel kann der Standort eines Moduls einer Fahrzeugsteuereinheit (z. B. Einheit 130 von 1) einem anderen Modul bereitgestellt werden, z. B. um die Türen zu öffnen oder einen Startknopf freizugeben. In einem weiteren Beispiel kann der Standort von der mobilen Vorrichtung der Steuereinheit bereitgestellt werden, z. B. über einen HF-Empfänger (z. B. HF-Empfänger 120 von 1).
Die Bestimmung, ob ein gemessener Standort innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs liegt, kann auf Grundlage der Kenntnis der Außengrenze des Fahrzeugs vorgenommen werden. Ob sich die Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs befindet, kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Startknopf freigegeben ist. In einem anderen Beispiel kann verhindert werden, dass sich eine Tür oder Heckklappe schließt, wenn sich die Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs befindet. Die Beziehung zwischen der Grenze des Fahrzeugs und den Fahrzeugantennen kann von einer Steuereinheit auf Grundlage des Designs des Fahrzeugs, z. B. in die Steuereinheit programmiert, bekannt sein.
Folglich kann eine mobile Vorrichtung eine Schaltung einschließen, die zur Messung der Signalwerte von hochfrequenten Signalen und niederfrequenten Signalen verwendet wird. Gemäß einer Ausführungsform kann eine mobile Vorrichtung eine oder mehrere HF-Antennen (z. B. 715 in 7) und eine HF-Ortungsschaltung (z. B. 720 in 7), die mit der einen oder den mehreren HF-Antennen gekoppelt ist, umfassen. Die HF-Ortungsschaltung kann zum Analysieren der Signale aus der einen oder den mehreren HF-Empfangsantennen konfiguriert sein und eine oder mehrere erste Signalwerte in Bezug auf einen Abstand oder eine Ausrichtung der mobilen Vorrichtung in Bezug auf eine oder mehrere HF-Quellenantennen bereitstellen. Die mobile Vorrichtung kann auch eine oder mehrere Magnetantennen (z. B. LF-Antenne 705 in 7) und eine Schaltung zur Messung der magnetischen Flussdichte (z. B. 710 in 6) aufweisen, die mit der einen oder den mehreren Magnetantennen gekoppelt ist. Die Schaltung zur Messung der magnetischen Flussdichte kann zum Analysieren der Signale der einen oder den mehreren Magnetantennen konfiguriert sein und eine oder mehrere zweite Signalwerte können in Bezug auf einen Abstand von der mobilen Vorrichtung in Bezug auf eine oder mehrere magnetische Quellenantennen konfiguriert sein.
Die mobile Vorrichtung kann auch eine Messschaltung (z. B. 740 in 7) einschließen, die konfiguriert ist, um den einen oder die mehreren ersten Signalwerte und den einen oder die mehreren zweiten Signalwerte eines Ortungsschaltkreises zum Bestimmen eines Standorts der mobilen Vorrichtung bereitzustellen. Die Sammelschaltung kann ferner konfiguriert sein, um irgendwelche Ausreißer aus dem einen oder den mehreren ersten Signalwerten und dem einen oder den mehreren zweiten Signalwerten zu identifizieren und auszuschließen, dass die Ausreißer dem Ortungsschaltkreis bereitgestellt werden. Der Ortungsschaltkreis kann in einer Vorrichtung außerhalb der mobilen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Fahrzeug, angeordnet sein. In einer solchen Implementierung kann die HF-Antenne 725 zum Senden der Signalwerte verwendet werden.
Modifiziertes Fahrzeug
Wie oben erwähnt, können die vorhandenen Niederfrequenzantennen des Fahrzeugs mit weiteren Antennen zur Erzeugung von magnetischen Feldern in drei orthogonalen Richtungen ergänzt werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug eine Vielzahl von Sätzen von drei orthogonalen magnetischen Antennen. Jeder Satz von orthogonalen Magnetantennen kann ein magnetisches Signal ausstrahlen, das betriebsbereit ist, um durch eine mobile Vorrichtung mit einer entsprechenden Magnetantenne zum Bestimmen eines Standorts der mobilen Vorrichtung erfasst zu werden.
IV. Maschinelles Lernverfahren
Hochfrequente Ortungstechnologien (z. B. Ultrabreitband (UWB)) können 10 cm Abstandsgenauigkeit bereitstellen, haben kleinere Antennen und sind weniger für Man-inthe-Middle-Angriffe anfällig. Jedoch können sie aufgrund der Kraftfahrzeugkarosserie, nahe gelegener Objekte und des menschlichen Körpers für Signaldämpfung, Verzögerung und Mehrwegempfang anfällig sein. Diese Effekte können Ungenauigkeiten in den Standortschätzungen verursachen, was die Gesamtleistung und die Praktikabilität eines HFbasierten Systems verschlechtert. Zusätzlich kann die mobile Vorrichtung kleinere oder weniger Spulen (Magnetantennen) aufweisen, was schwächere, weniger und/oder weniger genaue Messungen über ein niederfrequentes System verursachen kann. Ausführungsformen können ein Modell eines maschinellen Lernverfahrens verwenden, um solche Probleme zu überwinden.
Standortbestimmung auf Grundlage des Nahbereichs
Statt die 2D- oder 3D-Koordinaten des Keyless-Go-Schlüssels zu berechnen, kann es ausreichend sein, die Standorte in eigenständige Standorte von Interesse (z. B. innerhalb des Autos und außerhalb des Autos) zu gruppieren. Eine binäre Entscheidung oder eine Entscheidung aufgrund der Gruppenzugehörigkeit kann auf Grundlage der Position des Keyless-Go-Schlüssels getroffen werden. Das Problem auf diese Weise anzugehen, kann die Anforderungen an den Positionierungsalgorithmus lockern und eröffnet Möglichkeiten, ein Modell eines maschinellen Lernverfahrens zu verwenden, um Entscheidungen zu treffen, welche die Verwendung statistischer Hypothesentests einschließen kann.
9 zeigt ein Keyless-Go- / Keyless-Entry-System für Kraftfahrzeuge auf Grundlage von Nahbereichen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 9 zeigt ein Beispiel zur Gruppierung einer Teilmenge von potentiellen Keyless-Go-Positionen in eigenständige Nahbereiche nach Interesse. Wenn sich der Benutzer beispielsweise außerhalb des verriegelten Automobils befindet und die fahrerseitige Tür berührt, muss die Positionierlogik einfach nur eine zuverlässige Entscheidung treffen, dass sich der Keyless-Go-Schlüssel im Nahbereich 1 befindet, um das Fahrzeug zu entriegeln. Alternativ könnte die Entscheidung zum Entriegeln getroffen werden, wenn sich der Benutzer in irgendeinem Bereich außerhalb des Fahrzeugs befindet, also in den Nahbereichen 1, 2 oder 3. Solange das Keyless-Go- / Keyless-Entry-System die richtige Entscheidung von dem aufgestellten Algorithmus stellt, funktioniert das System zuverlässig.
Verschiedene Ausführungsformen können mehr oder weniger Nahbereiche aufweisen und werden in 9 gezeigt. Zum Beispiel kann es nur zwei Nahbereiche geben: innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs. In Beispielen mit mehreren Nahbereichen könnte ein fünfter Nahbereich einem Standort außerhalb der vier gezeigten Ansichten entsprechen. Dieser fünfte Nahbereich würde der mobilen Vorrichtung entsprechen, die von dem Fahrzeug weit entfernt ist. Die Absicht des Benutzers der mobilen Vorrichtung, sich dem Fahrzeug zu nähern, kann über eine Änderung von dem fünften Nahbereich zu einem der näher liegenden außen liegenden Nahbereiche inferiert werden, so wie wenn ein bestimmter Abstand gemessen wird.
Die vier gezeigten Nahbereiche können unterschiedliche Formen aufweisen, was z. B. in Nahbereich 2 veranschaulicht ist, der länger sein, so dass er eine gesamte Seite des Fahrzeugs umfasst. Ferner kann jeder der Nahbereiche in Teilbereiche gegliedert werden. Beispielsweise kann der Nahbereich 4 Teilbereiche aufweisen, die verschiedenen Teilen des Fahrzeuginnenraums entsprechen, wie vier oder fünf verschiedene Fahrer- und Beifahrersitze. Ein Kofferraum oder Armaturenbrett könnten auch ein Nahbereich sein. In einer Ausführungsform kann ein Modell des maschinellen Lernverfahrens verwendet werden, um zu bestimmen, wann ein nennenswerter Nahbereich (z. B. ob innerhalb oder außerhalb) und ein separates Modell verwendet werden können, um zu bestimmen, in welchem Teilbereich die Vorrichtung liegt.
Ein maschinelles Lernverfahren (z. B. Clustern, Klassifizieren oder Tiefenlernen) für dieses Problem ist besonders wertvoll, wenn die Transceiver für die Ortung des Automobils und des Keyless-Go-Schlüssels HF-basiert statt NF-basiert sind. Hochfrequente Signale werden von der Fahrzeugkarosserie, nahe gelegenen Objekten (anderen Autos, dem Boden, Gebäudestrukturen) und dem menschlichen Körper leicht gedämpft, verzögert, reflektiert und abgelenkt. Es ist zu beachten, dass niederfrequente Signale in der Regel nicht die gleichen Beeinträchtigungen aufweisen oder die Beeinträchtigungen wesentlich geringer sind. Die Signaldämpfung, Verzögerungen und Mehrwegempfang sind stochastische Effekte, die Verzerrungen und Rauschen in den Ortungsmessungen verursachen. Physikalische Techniken (z. B. Kalman-Filter oder Partikelfilter), die versuchen, diese Effekte zu kompensieren, sind sehr anspruchsvoll zu implementieren oder weisen lange Konvergenzzeiten auf.
Training
10 zeigt ein Schema eines vorgeschlagenen maschinellen Lerntrainings gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Trainingsmodul 1010 eines maschinellen Lernsystems kann Daten 1005 empfangen, die Abstandsmessungen und die Ground Truth einschließen können. Zum Beispiel können Eingangssignalwerte, die den Abstandsmessungen von einem oder mehreren Transceivern auf dem Fahrzeug entsprechen, empfangen werden. Beispielsweise können die Abstandsmessungen hochfrequent, niederfrequent oder beides sein. Die Truth-Daten können einer Bestimmung entsprechen, die von einer Person vorgenommen wird, wenn sich das mobile Gerät innerhalb einer Region bewegt, möglicherweise mit der Person in verschiedenen Konfigurationen, wie z. B. Gehen oder Stehen. In einigen Ausführungsformen können solche Messungen durch einen Endbenutzer durchgeführt werden, um sie für einen bestimmten Benutzer zu kalibrieren. In anderen Ausführungsformen können die Messungen durch einen Hersteller der mobilen Vorrichtung durchgeführt werden, z. B. für einen oder mehrere Fahrzeugtypen. Bestimmte Fahrzeuge können sich ähnliche Antennenkonfigurationen teilen.
Zusätzlich können Zusatzdaten verwendet werden, um den Lernvorgang der Maschine zu unterstützen. Beispiele von Zusatzdaten schließen eine Grobortung 1030 (z. B. GPS-Position) und Sensordaten 1020 (z. B. Beschleunigungsmesser, Gyrosensor usw.) ein. Diese Daten können für das Training verwendet werden und stellen ein Modell 1130 in Verbindung mit den Abstandsmessdaten 1005 bereit. Ein Beispiel mit Zusatzdaten ist, wenn sich das Fahrzeug in einer Garage zu Hause (z. B. einer Garage für ein Fahrzeug) befindet, was einer Mehrwegempfangsumgebung mit wenigen oder keinen Metallteilen um das Fahrzeug herum entsprechen kann. Eine solche Umgebung würde sich wesentlich von der Mehrwegempfangsumgebung in einem Parkhaus mit anderen Fahrzeugen neben und vor oder hinter dem betroffenen Fahrzeug unterscheiden. GPS kann dabei helfen, zu identifizieren, in welcher Umgebung sich das Fahrzeug befindet, und die identifizierte Umgebung kann als eine Eingabe in das Modell oder als eine Auswahl, welches Modell zu verwenden ist, verwendet werden. Modelle können für jeden Automobiltyp oder für eine Gruppe von Automobilen erzeugt werden.
In 10 wird das Training eines Modells gezeigt. Abstandsmessungen (z. B. HF oder LF) können unter Verwendung eines Keyless-Go-Schlüssels, eines Unterhaltungsgeräts oder einer CTP-Plattform von einer oder mehreren Kraftfahrzeugantennen durchgeführt werden. Diese Messungen zusammen mit allen erforderlichen zusätzlichen Daten (z. B. Gyrosensor, Beschleunigungssensor, und/oder grobe Positionsdaten) können zum maschinellen Lemtraining verwendet werden, um eines oder mehrere Modelle herzustellen. Zusätzliche potentielle Funktionsmerkmale eines maschinellen Lernverfahrens können (1) die Kanalimpulsantwort zwischen jedem Transceiver des Kraftfahrzeugs und dem Keyless-Go-Schlüssel und (2) die Verhältnisse der empfangenen Leistung eines ersten Pfades zu einem zweiten Pfad einschließen, z. B. für Mehrwegempfangsszenarien.
Messungen über viele mögliche Keyless-Go-Schlüsselpositionen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs und an verschiedenen Stellen auf oder in der Nähe des Körpers des Benutzers können für eine ausreichende Leistung erforderlich sein. Modelle können für jedes Automobil erzeugt werden oder ein einzelnes Modell kann für mehrere Automobile verwendet werden. Die Anzahl der Trainingsmuster kann groß sein und verschiedene Wege eines Benutzers einschließen, der in Richtung des Fahrzeugs geht und die mobile Vorrichtung in verschiedenen Konstellationen hält oder trägt.
Beispiele von Modellen maschineller Lernverfahren schließen ein: Entscheidungsbäume (einschließlich Verstärkung von Gradienten und zufällige Gesamtstruktur), Stützvektormaschinen, lineare Regression, logistische Regression und neuronale Netze. Ein einzelnes Modell für maschinelle Lernverfahren kann verwendet werden, um die Vorrichtung in einem von drei oder mehr Nahbereichen zu klassifizieren (z. B. die in 9 gezeigten 4 Nahbereiche). In einer anderen Ausführungsform kann für jeden Nahbereich eine binäre Entscheidung getroffen werden, darüber ob sich die Vorrichtungen in diesem Nahbereich befinden oder nicht. Für jeden Nahbereich mit einer positiven Entscheidung (z. B. einem Abstand zu einer Hyperebene für Stützvektormaschinen oder einem Abstand von einem Schwellenwert für logistische Regression) kann ein Konfidenzwert (Wahrscheinlichkeit) bestimmt werden. Ein Nahbereich mit dem höchsten Konfidenzwert kann als der richtige Nahbereich ausgewählt werden.
Maschinelles Lernverfahren für ein Keyless-Entry-System
11 zeigt gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Implementierung des Modells des maschinellen Lernverfahrens zum Identifizieren, in welchem Bereich sich eine mobile Vorrichtung in Bezug auf ein Fahrzeug befindet. Die Entscheidung kann auf gemessenen Abstandsinformationen 1115 (z. B. HF- und/oder LF-Signalwerten) basieren, wie sie unter Verwendung von Antenne(n) 1105 und der zugehörigen Messschaltung 1110 erhalten werden. Optionale zusätzliche Daten können z. B. durch einen oder mehrere Sensoren 1150 (z. B. einen Beschleunigungssensor oder einen Gyrosensor) und durch eine Grobortungsschaltung 1160 (z. B. GPS) der mobilen Vorrichtung gewonnen werden. Das Modell des maschinellen Lernverfahrens 1130 kann für ein Maschinenlernmodul 1140 bereitgestellt werden, das durch die mobile Vorrichtung oder das Fahrzeug implementiert werden kann. Beispielsweise können gemessene Abstände (wie durch Signalwerte dargestellt) und optionale Zusatzdaten von der mobilen Vorrichtung an das Fahrzeug übertragen werden, damit die Entscheidung durch das Fahrzeug getroffen werden kann. In diesem Fall könnte das Modell zu dem Fahrzeug übertragen werden oder dort enthalten sein.
Abstandsinformation 1115 (wie zum Beispiel Zeitstempel, Signalstärken oder ein aktueller Abstand) kann auf der mobilen Vorrichtung unter Verwendung der empfangenen Signale von einer oder mehreren Antennen gemessen werden. Diese Messungen zusammen mit beliebigen erforderlichen Zusatzdaten (wie zum Beispiel Gyrosensor, Beschleunigungsmesser und grobe Positionsdaten) werden mit dem Modell des maschinellen Lernverfahrens 1130 verwendet, um eine Nahbereichsentscheidung 1145 vorzunehmen. Zusätzliche Eingabemerkmale für das Modell 1130 könnten eine Kanalimpulsantwort und ein Verhältnis der empfangenen Leistung für den Weg vom ersten Pfad zu dem zweiten Pfad sein.
Die Kanalimpulsantwort bezieht sich auf mehrere Signale, die von einer einzelnen Antenne empfangen werden, wobei jedes Signal einem anderen Pfad des Signals entspricht. Beispielsweise kann sich ein Signal direkt zwischen den Antennen bewegen, aber das Signal kann auch von verschiedenen Oberflächen reflektiert werden. Die Kanalimpulsantwort kann als ein Satz von Signalspitzen in dem gemessenen Signal über ein gegebenes Zeitintervall definiert werden. Das Verhältnis der Empfangsleistung für den Weg von einem ersten Pfad zu einem zweiten Pfad kann die relative Signalstärke des direkten Signals (erste Spitze) in einem Signal mit einer Reflexion (zweite Spitze) messen. Die erste Spitze kann zur Bestimmung der RTT verwendet werden. Ein weiteres Merkmal kann ein Verhältnis der Leistung des ersten Pfades in Bezug zu der Gesamtleistung der Kanalimpulsantwort einschließen.
In Ausführungsformen, in denen das Maschinenlernmodul 1140 sich auf der mobilen Vorrichtung befindet, kann das Maschinenlernmodul 1040 die Nahbereichsentscheidung 1145 an eine Netzwerkschnittstelle 1120 (z. B. WLAN oder Bluetooth@) zur Übertragung über eine HF-Antenne 1015 senden. Die Übertragung der Nahbereichsentscheidung 1145 zurück an das Fahrzeug kann über ein beliebiges geeignetes drahtloses Kommunikationssystem, einschließlich WLAN, Bluetooth oder Ultrabreitband, erfolgen. Der Zugang über ein solches maschinelles Lernverfahren könnte auch mit herkömmlichen NF-Signalen oder als kombiniertes System mit LF- und HF-Signalen funktionieren.
Verfahren unter Verwendung einer Nahbereichsentscheidung
12 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1200 zur Aktivierung einer Handlung durch ein Fahrzeug, das eine mobile Vorrichtung umfasst. Verfahren 1200 kann durch die mobile Vorrichtung oder eine Schaltung (z. B. einen programmierbaren Prozessor und/oder eine dedizierte Schaltung) des Fahrzeugs ausgeführt werden.
In Block 1210 wird ein Satz von Signalwerten gemessen, die unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen der mobilen Vorrichtung empfangen werden. Der Satz von Signalwerten stellt eine oder mehrere Signaleigenschaften von Signalen von einer Vielzahl von Fahrzeugantennen, die verschiedene Positionen in dem Fahrzeug innehaben, bereit. Beispielsweise können die Fahrzeugantennen LF- und/oder HF-Antennen sein, wie in 1, 3, 4 und 6 gezeigt. Die eine oder mehreren Signaleigenschaften eines Signals können sich in Bezug auf einen Abstand zwischen einer Antenne der mobilen Vorrichtung, die das Signal empfangen hat, und einer Fahrzeugantenne, die das Signal emittiert hat, ändern. In einigen Ausführungsformen kann der Satz von Signalwerten durch die mobile Vorrichtung gesendet und durch das Fahrzeug empfangen werden (z. B. HF-Empfänger 120 von 1). In anderen Ausführungsformen kann der Satz von Signalwerten von einem Modul der mobilen Vorrichtung empfangen werden, z. B. dem Maschinenlernmodul 1140 von 11.
In Block 1220 wird ein Modell eines maschinellen Lernverfahrens, das einen Standort der mobilen Vorrichtung innerhalb eines Nahbereichs eines Satzes von Nahbereichen auf Grundlage einer oder mehrerer Signaleigenschaften klassifiziert, gespeichert. Beispielsweise kann das Modell als Software in einem Speicher gespeichert werden, der mit einem programmierbaren Prozessor gekoppelt ist oder kann als dedizierte Schaltung gespeichert werden. Der Satz von Nahbereichen kann eine erste Teilmenge aus einem oder mehreren Nahbereichen außerhalb des Fahrzeugs und eine zweite Teilmenge aus einem oder mehreren Nahbereichen außerhalb des Fahrzeugs einschließen. 9 zeigt einige Nahbereichsbeispiele.
Das Modell des maschinellen Lernverfahrens kann unter Verwendung verschiedener Sätze von Signalwerten, die an Standorten quer durch eine Vielzahl von Nahbereichen gemessen werden, trainiert werden. Die Trainingsmuster können so gewählt werden, dass eine Darstellung möglicher Standorte, in denen sich die mobile Vorrichtung befinden würde, sowie Konfigurationen zu Ausrichtung und Platzierung bei einem Benutzer bereitgestellt werden.
In Block 1230 wird der Satz von Signalwerten dem Modell des maschinellen Lernverfahrens bereitgestellt, um eine aktuelle Klassifikation eines bestimmten Nahbereichs zu erhalten, in dem sich die mobile Vorrichtung gegenwärtig befindet. In einigen Implementierungen kann ein bestimmter Signalwert NICHT VORHANDEN oder ein Sentinel (spezieller Wert) sein, wie beispielsweise eine große negative Zahl, z. B. wenn keine Messung für eine bestimmte Fahrzeugantenne erhalten wird. In einer solchen Situation kann ein weiterer Versuch unternommen werden, um die Signalwerte zu erhalten oder einem Benutzer kann ein Fehlersignal (z. B. ein Alarm) bereitgestellt werden. In einer anderen Implementierung kann eine letzte Messung der fehlenden Antenne verwendet werden. Alternativ kann der Sentinel dem Modell des maschinellen Lernverfahrens bereitgestellt werden, das möglicherweise nach wie vor eine Klassifizierung auf Grundlage der richtigen Signalwerte, die erhalten wurden, vornehmen kann.
Die Signalwerte können simultan oder zumindest innerhalb eines gleichen Rahmens oder Zeitfensters erhalten werden. Die Signalwerte, die innerhalb des Zeitfensters (z. B. jede Sekunde, alle 0,5 s oder 100 ms) erhalten werden, können als ein Satz von Signalwerten verwendet werden. Die genaue Zeit innerhalb eines Zeitfensters, in der ein Signalwert empfangen wird, kann zum Bereitstellen des Modells des maschinellen Lernverfahrens verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Klassifizierung mehrere Male durchgeführt werden, jede unter Umständen mit einer zugehörigen Wahrscheinlichkeit, z. B. auf Grundlage eines Abstands einer Metrik des Modells des maschinellen Lernverfahrens von einem Sperrwert, der verschiedene Klassifizierungen trennt. Ein Mittelwert der Wahrscheinlichkeiten kann verwendet werden, um die endgültige Klassifizierung zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Mehrheitsentscheidungsverfahren verwendet werden, bei dem jene Klassifikation ausgewählt wird, welche die meisten Messungen aus der N-Klassifizierung aufzuweisen scheint.
In Block 1240 wird der bestimmte Nahbereich einer Steuereinheit des Fahrzeugs bereitgestellt, wodurch der Steuereinheit ein vorgeschriebener Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht wird. Block 1240 kann in ähnlicher Weise wie Block 840 von 8 durchgeführt werden. Ergebnisse haben mindestens 98 % Genauigkeit bei der Identifikation der mobilen Vorrichtung in dem Fahrzeug und mindestens 93 % Genauigkeit bei der Identifikation der mobilen Vorrichtung in einem Außenbereich in der Nähe des Fahrzeugs gezeigt.
In einigen Ausführungsformen kann ein Filter (z. B. ein Kalman-Filter) für die Langstrecken-Standortbestimmung verwendet werden (z. B. nur unter Verwendung von HF-Signalen) und das Modell des maschinellen Lernverfahrens kann für eine genaue Bestimmung des Nahbereichs, in dem sich die mobile Vorrichtung befindet, verwendet werden, z. B. wenn sich die mobile Vorrichtung näher an dem Fahrzeug befindet. In einem weiteren Beispiel können die beiden Techniken gleichzeitig durchgeführt werden und die Zuverlässigkeit jeder der Ausgaben kann herangezogen werden, um effektiv auszuwählen, welche angewandt werden soll. Für ein Kalman-Filter können die Signalwerte individuell verwendet werden, wenn eine entsprechende Messung erhalten wird und das Filter kann bei jedem neuen empfangenen Signalwert eine neue Bestimmung vornehmen.
Andere Informationen können als Eingabemerkmale für das Modell des maschinellen Lernverfahrens verwendet werden, z. B. ein Sensor an dem Sitz, eine geöffnete Tür, usw. Alternativ können diese Zusatzinformationen als Nachfilter verwendet werden, um zu bestätigen, dass keine widersprüchlichen Informationen existieren, z. B. Messungen, die zeigen, dass sich der Benutzer nicht innerhalb des Fahrzeugs befindet.
Bestimmung der Absicht nach Identifikation und Authentifizierung
In einigen Ausführungsformen kann die mobile Vorrichtung immer in einem niedrigen Leistungsmodus (z. B. unter Verwendung von BTLE) auf ein Signal in einem bestimmten Band lauschen. Wenn dieses Band einen gewissen Signalpegel erreicht hat, kann die mobile Vorrichtung aktiviert werden und das Signal analysieren. In einigen Implementierungen kann das erfasste Signal eine verschlüsselte Nachricht und/oder einen Zufallswert einschließen, den die mobile Vorrichtung verschlüsseln soll. Die mobile Vorrichtung kann einen kryptographischen Schlüssel (symmetrisch oder asymmetrisch) zum Entschlüsseln der verschlüsselten Nachricht speichern, um einen erwarteten Wert der Nachricht zu bestätigen, wodurch das Fahrzeug identifiziert wird. Derselbe oder ein anderer Schlüssel kann verwendet werden, um den Zufallswert zu verschlüsseln, der an das Fahrzeug gesendet werden kann, damit das Fahrzeug die mobile Vorrichtung authentifiziert. Diese Nachrichtenübermittlung kann über HF (z. B. über 400-700 MHz) erfolgen.
Das Fahrzeug kann Signale als Antwort auf einen oder mehrere Auslöser emittieren, z. B. in physischer Wechselwirkung mit einem Türgriff, Startknopf, Kofferraumknopf oder einem anderen Teil des Fahrzeugs. In einer weiteren Implementierung kann das Fahrzeug eine gewissen Zeit lang nach der Verwendung Signale ausgeben.
Dementsprechend kann die mobile Vorrichtung in einigen Ausführungsformen ein Signal (z. B. ein Bakensignal, wie es in BTLE auftreten kann) schalten, auf welches das Fahrzeug lauschen und reagieren kann. Alternativ kann das Fahrzeug ein Signal schalten und die mobile Vorrichtung kann kontinuierlich lauschen.
Sobald die Kommunikation begonnen hat, kann die Ortung vorgenommen werden, wie hierin beschrieben wird. Diese Ortung kann zunächst durch HF und in einigen Ausführungsformen später unter Verwendung von Magnetantennen ausgeführt werden. Die Umstellung zur Verwendung magnetischer Verfahren kann von einem Ort oder einer Änderung der Position im Lauf der Zeit (z. B. Absicht eines Benutzers) abhängen. Die Absicht eines Benutzers kann auch verwendet werden, um einer Steuereinheit des Fahrzeugs zu ermöglichen, eine Handlung auszuführen. Zur Bestimmung der Absicht eines Benutzers kann eine Bewegungsänderung im Laufe der Zeit verfolgt werden. Zum Beispiel kann nach Beginn der Ortung (z. B. unter Verwendung eines HF-Protokolls) eine Abstandsänderung verfolgt werden, indem Messungen der Übertragungszeit zu mehreren Zeitpunkten durchgeführt werden.
Wenn beispielsweise die Bewegung (Positionen im Lauf der Zeit) der mobilen Vorrichtung in einer relativ geraden Linie zu dem Fahrzeug erfolgt (z. B. innerhalb eines Winkels von 15°), dann kann daraus die Absicht, das Auto zu verwenden, gefolgert werden. Für diese Bewegungsverfolgung ist nur eine Genauigkeit von mehreren Fuß (z. B. 1 m oder weniger) nötig. Die Verwendung unterschiedlicher HF-Antennen kann dazu herangezogen werden, die Position zu triangulieren, so dass die Bewegungsbahn bestimmt werden kann, im Gegensatz zur reinen Abstandsänderung. Dadurch kann das Automobil schneller reagieren, ohne dass der Benutzer physisch mit dem Auto interagieren muss. In einigen Implementierungen kann die Bewegungsbahn verwendet werden, um einen bestimmten Teil des Fahrzeugs zu identifizieren, dem sich die Vorrichtung nähert, z. B. den Kofferraum, die Fahrertür oder eine bestimmte Beifahrertür.
Dementsprechend können einige Ausführungsformen den Standort der mobilen Vorrichtung zu einer Vielzahl von Zeitpunkten bestimmen, wodurch eine Vielzahl von Standorten der mobilen Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Die Vielzahl von Standorten oder eine Verschiedenheit der Vielzahl von Standorten können der Steuereinheit des Fahrzeugs bereitgestellt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Steuereinheit eine vorbereitende Handlung (z. B. Einschalten der Scheinwerfer) des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Bewegung der mobilen Vorrichtung in Richtung des Fahrzeugs ausführt.
VI. Beispiel einer Vorrichtung
13 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Vorrichtung 1300, die gemäß einigen Ausführungsformen eine mobile Vorrichtung sein kann. Vorrichtung 1300 schließt allgemein ein computerlesbares Medium 1302, ein Verarbeitungssystem 1304, ein Eingabe/Ausgabe(E/A)-Subsystem 1306, eine drahtlose Schaltung 1308 und eine Audioschaltung 1310 ein, die einen Lautsprecher 1350 und ein Mikrofon 1352 einschließt. Diese Bauteile können durch einen oder mehrere Kommunikationsbusse oder eine oder mehrere Signalleitungen 1303 gekoppelt sein. Bei der Vorrichtung 1300 kann es sich um jede tragbare elektronische Vorrichtung handeln, einschließlich einen handgeführten Computer, einen Tablet-Computer, ein Mobiltelefon, einen Laptop-Computer, eine Tablet-Vorrichtung, eine Medienwiedergabevorrichtung, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einen Keyless-Go-Schlüssel, einen Autoschlüssel, eine Zugangskarte, eine Multifunktionsvorrichtung, ein Mobiltelefon, eine tragbare Spielvorrichtung, eine Fahrzeuganzeigeeinheit oder Ähnliches, einschließlich eine Kombination aus zwei oder mehreren dieser Gegenstände.
Es sollte ersichtlich sein, dass die in 13 gezeigte Protokollarchitektur nur ein bestimmtes Beispiel einer Protokollarchitektur für die Vorrichtung 1300 darstellt und dass die Vorrichtung 1300 mehr oder weniger Komponenten als gezeigt oder eine andere Konfiguration von Komponenten besitzen kann. Die verschiedenen in 13 gezeigten Komponenten können in Hardware, Software oder einer Kombination aus sowohl Hardware als auch Software implementiert sein, einschließlich einer oder mehrerer Signalverarbeitungs- und/oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen.
Die drahtlose Schaltung 1308 wird verwendet, um Informationen über eine drahtlose Verbindung oder ein drahtloses Netzwerk zu einer herkömmlichen Schaltlogik von einer oder mehreren anderen Vorrichtungen, wie beispielsweise einem Antennensystem, einem HF-Transceiver, einem oder mehreren Verstärkern, einem Tuner, einem oder mehreren Oszillatoren, einem digitalen Signalprozessor, einem CODEC-Chipsatz, einem Speicher usw. zu senden und zu empfangen. Die drahtlose Schaltung 1308 kann verschiedene Protokolle verwenden, z. B. wie hierin beschrieben. Zum Beispiel kann die drahtlose Schaltung 1308 eine Komponente für ein drahtloses Protokoll (z. B. Bluetooth@) und eine separate Komponente für ein anderes drahtloses Protokoll (z. B. Ultrabreitband) aufweisen. Unterschiedliche Antennen können für verschiedene Protokolle verwendet werden.
Die drahtlose Schaltung 1308 ist über die Peripheriegeräteschnittstelle 1316 mit dem Verarbeitungssystem 1304 verbunden. Die Schnittstelle 1316 kann herkömmliche Komponenten zum Herstellen und Aufrechterhalten einer Kommunikation zwischen Peripheriegeräten und dem Verarbeitungssystem 1304 einschließen. Durch die drahtlose Schaltung 1308 (z. B. in Spracherkennungs- oder Sprachbefehlsanwendungen) empfangene Sprach- und Dateninformationen werden über die Peripheriegeräteschnittstelle 1316 an einen oder mehrere Prozessoren 1318 gesendet. Der eine oder die mehreren Prozessoren 1318 sind konfigurierbar, um verschiedene Datenformate für ein oder mehrere auf dem Medium 1302 gespeicherte Anmeldeprogramme 1334 zu verarbeiten.
Die Peripheriegeräteschnittstelle 1316 verbindet die Eingabe- und Ausgabeperipheriegeräte der Vorrichtung mit dem Prozessor 1318 und dem computerlesbaren Medium 1302. Der eine oder die mehreren Prozessoren 1318 kommunizieren über eine Steuereinheit 1320 mit dem computerlesbaren Medium 1302. Bei dem computerlesbaren Medium 1302 kann es sich um jede Vorrichtung oder jedes Medium handeln, die/das einen Code und/oder Daten zur Verwendung durch einen oder mehrere der Prozessoren 1318 speichern können. Das Medium 1302 kann eine Speicherhierarchie einschließen, einschließlich einen Cache, Hauptspeicher und sekundären Speicher.
Die Vorrichtung 1300 schließt auch ein Energiesystem 1342 ein, um die verschiedenen Hardware-Bauteile mit Energie zu versorgen. Das Energiesystem 1342 kann ein Energieverwaltungssystem, eine oder mehrere Energiequellen (z. B. eine Batterie/einen Akku, Wechselstrom (AC)), ein Wiederaufladesystem, eine Stromausfall-Erfassungsschaltung, einen Energiewandler oder -inverter, einen Energiestatusanzeiger (z. B. eine Licht emittierende Diode (LED)) und beliebige andere Komponenten einschließen, die üblicherweise der Erzeugung, Verwaltung und Verteilung von Energie in mobilen Vorrichtungen zugeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen schließt die Vorrichtung 1300 eine Kamera 1344 ein. In einigen Ausführungsformen schließt die Vorrichtung 1300 Sensoren 1346 ein. Sensoren können einen oder mehrere Beschleunigungsmesser, Kompasse, Gyrosensoren, Drucksensoren, Audiosensoren, Lichtsensoren, Barometer und Ähnliches einschließen. Die Sensoren 1346 können verwendet werden, um Standortaspekte zu erfassen, wie beispielsweise akustische oder Lichtsignaturen eines Standorts.
In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 1300 einen GPS-Empfänger, ein globales Navigationssatellitensystem (GLONASS), BeiDou, Galileo und andere Kombinationen von Vorrichtungen einschließen, die manchmal als GPS-Einheit 1348 bezeichnet werden. Eine mobile Vorrichtung kann ein Satellitennavigationssystem, wie beispielsweise das GPS, verwenden, um Positionsinformationen, Zeitinformationen, Höhe oder andere Navigationsinformationen zu erhalten. Während eines Betriebs kann die GPS-Einheit Signale von GPS-Satelliten empfangen, welche die Erde umkreisen. Die GPS-Einheit analysiert die Signale, um eine Laufzeit- und Entfernungsabschätzung vorzunehmen. Die GPS-Einheit kann die aktuelle Position (den aktuellen Standort) der mobilen Vorrichtung ermitteln. Auf Grundlage dieser Abschätzungen kann die mobile Vorrichtung eine Standortbestimmung, Höhe und/oder aktuelle Geschwindigkeit ermitteln. Bei einer Standortbestimmung kann es sich um geographische Koordinaten, wie beispielsweise Breiten- und Längeninformationen, handeln.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 1318 führen verschiedene Software-Komponenten aus, die im Medium 1302 gespeichert sind, um verschiedene Funktionen für die Vorrichtung 1300 durchzuführen. In einigen Ausführungsformen schließen die Softwarekomponenten ein Betriebssystem 1322, ein Kommunikationsmodul (oder Gruppe von Anweisungen) 1324, ein Standortmodul (oder Gruppe von Anweisungen) 1326, ein Abstandsmodul 1328 (z. B. einschließlich Software zur Auswertung oder Steuerung eines HF-Ortungschips oder eines LF-Chips, gegebenenfalls einschließlich eines Modells eines maschinellen Lernverfahrens) und andere Anwendungen (oder Gruppe von Anweisungen) 1334 ein. Das Abstandsmodul 1328 kann Ortungsnachrichten zu/von einer Antenne senden/empfangen und ist z. B. mit der drahtlosen Schaltung 1308 verbunden. Die Nachrichten können für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. um eine Sendeantenne eines Fahrzeugs zu identifizieren, Zeitstempel von Nachrichten zu bestimmen (z. B. zum Senden an das Fahrzeug) und möglicherweise einen Abstand der mobilen Vorrichtung 1300 vom Fahrzeug zu bestimmen. Beispielsweise kann das Abstandsmodul 1328 das Maschinenlernmodul 1140 einschließen.
Bei dem Betriebssystem 1322 kann es sich um jedes geeignete Betriebssystem handeln, einschließlich iOS, Mac OS, Darwin, RTXC, LINUX, UNIX, OS X, WINDOWS oder ein eingebettetes Betriebssystem wie beispielsweise VxWorks. Das Betriebssystem kann verschiedene Abläufe, Anweisungssätze, Software-Komponenten und/oder Treiber zum Steuern und Verwalten allgemeiner Systemaufgaben (z. B. Speicherverwaltung, Datenspeichervorrichtungssteuerung, Energieverwaltung usw.) einschließen und ermöglicht eine Kommunikation zwischen verschiedenen Hardware- und Software-Komponenten.
Das Kommunikationsmodul 1324 ermöglicht eine Kommunikation mit anderen Vorrichtungen über einen oder mehrere externe Anschlüsse 1336 oder über eine drahtlose Schaltung 1308 und schließt verschiedene Software-Komponenten zum Abwickeln von Daten ein, die von der drahtlosen Schaltung 1308 und/oder dem externen Anschluss 1336 empfangen wurden. Der externe Anschluss 1336 (z. B. USB, FireWire, ein Lightning-Steckverbinder, ein 60-Pin-Steckverbinder usw.) ist dafür ausgelegt, direkt an andere Vorrichtungen oder indirekt über ein Netzwerk (z. B. das Internet, Wireless LAN usw.) gekoppelt zu werden.
Das Standort-/Bewegungsmodul 1326 kann dazu beitragen, die aktuelle Position (z. B. Koordinaten oder eine andere geographische Standortkennung) und Bewegung der Vorrichtung 1300 zu bestimmen. Das Standort-/Bewegungsmodul kann ein Modell eines maschinellen Lernverfahrens einschließen und sich auf mehrere Standardstandortfunktionalitäten beziehen. Moderne Ortungssysteme schließen satellitengestützte Ortungssysteme, wie GPS, Ortung über Mobilfunknetz auf Grundlage von „Zellen-IDs“ sowie WLAN-Ortungstechnologie auf Grundlage eines WLAN-Netzwerks ein. GPS beruht zudem auf der Sichtbarkeit mehrerer Satelliten, um eine Positionsabschätzung zu ermitteln, die in Innenräumen oder in „Straßenschluchten“ unter Umständen nicht sichtbar sind (oder schwache Signale besitzen). In einigen Ausführungsformen empfängt das Standort-/Bewegungsmodul 1326 Daten von der GPS-Einheit 1348 und analysiert die Signale, um die aktuelle Position der Vorrichtung zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Standort-/Bewegungsmodul 1326 einen aktuellen Standort unter Verwendung von WLAN- oder Mobilfunktechnologie bestimmen. Zum Beispiel kann der Standort der mobilen Vorrichtung durch Verwendung der Kenntnis nahe gelegener Zellenstandorte und/oder WLAN-Zugangspunkten mit zusätzlicher Kenntnis ihrer Standorte abgeschätzt werden. Den WLAN- oder Mobilfunksender identifizierende Informationen werden an der drahtlosen Schaltung 1308 empfangen und an das Standort-/Bewegungsmodul 1326 weitergeleitet. In einigen Ausführungsformen empfängt das Standortmodul die eine oder die mehreren Sender-IDs. In einigen Ausführungsformen kann eine Folge von Sender-IDs mit einer Referenzdatenbank (z. B. einer Zellen-ID-Datenbank oder WLAN-Referenzdatenbank) verglichen werden, welche der Sender-IDs Positionskoordinaten entsprechender Sender zuordnet oder aufeinander bezieht und auf Grundlage der Positionskoordinaten der entsprechenden Sender geschätzte Positionskoordinaten für die Vorrichtung 1300 berechnet. Ungeachtet der spezifischen verwendeten Standortbestimmungstechnologie kann das Standort-/Bewegungsmodul 1326 Informationen empfangen, aus denen eine Standortberichtigung abgeleitet werden kann, interpretiert diese Informationen und gibt Standortinformationen, wie beispielsweise geographische Koordinaten, Breite/Länge oder andere Standortbestimmungsdaten, zurück.
Die eine oder mehreren Anwendungen 1334 auf der mobilen Vorrichtung können beliebige auf der Vorrichtung 1300 installierte Anwendungen einschließen, einschließlich ohne Einschränkung einen Browser, ein Adressbuch, eine Kontaktliste, E-Mail, Sofortnachrichten, Textverarbeitung, Tastaturemulation, Widgets, JAVA-fähige Anwendungen, Verschlüsselung, Verwaltung digitaler Rechte, Spracherkennung, Sprachwiedergabe, eine Musikwiedergabeeinheit (die aufgezeichnete Musik wiedergibt, die in einer oder mehreren Dateien, wie beispielsweise MP3- oder AAC-Dateien, gespeichert ist) usw.
Es können andere Module oder Befehlssätze (nicht gezeigt), wie ein Grafikmodul, ein Zeitmodul, usw. vorhanden sein. Zum Beispiel kann das Grafikmodul verschiedene herkömmliche Softwarekomponenten zum Rendern, Animieren und Anzeigen graphischer Objekte (einschließlich ohne Begrenzung von Text, Webseiten, Symbolen, digitalen Bilder, Animationen und dergleichen) auf einer Anzeigefläche einschließen. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei einem Zeitmessermodul um einen Software-Zeitmesser handeln. Das Zeitmessermodul kann auch in Hardware implementiert sein. Das Zeitmodul kann verschiedene Zeitmesser für eine beliebige Anzahl von Ereignissen unterhalten.
Das E/A-Subsystem 1306 kann mit einem Anzeigesystem (nicht gezeigt) gekoppelt sein, bei dem es sich um eine berührungsempfindliche Anzeige handeln kann. Die Anzeige zeigt dem Benutzer eine visuelle Ausgabe in einer GUI an. Die visuelle Ausgabe kann Text, Grafik, Video und jede Kombination davon einschließen. Die visuelle Ausgabe kann teilweise oder in ihrer Gesamtheit Benutzerschnittstellenobjekten entsprechen. Eine Anzeige kann LED(lichtemittierende Dioden)-, LCD(Liquid Crystal Display - Flüssigkristallanzeige)-Technologie oder LPD(Light Emitting Polymer Display - lichtemittierende Polymeranzeige)-Technologie einschließen, obwohl in anderen Ausführungsformen andere Anzeigetechnologien verwendet werden können.
In einigen Ausführungsformen kann das E/A-Subsystem 1306 eine Anzeige und Benutzereingabevorrichtungen wie eine Tastatur, eine Maus und/oder ein Trackpad einschließen. In einigen Ausführungsformen kann das E/A-Subsystem 1306 eine berührungsempfindliche Anzeige einschließen. Eine berührungsempfindliche Anzeige kann auch Eingaben vom Benutzer auf Grundlage von haptischem oder Tastkontakt akzeptieren.
In einigen Ausführungsformen bildet eine berührungsempfindliche Anzeige eine berührungsempfindliche Oberfläche, die Benutzereingaben akzeptiert. Die berührungsempfindliche Anzeige/Oberfläche (zusammen mit beliebigen zugeordneten Modulen und/oder Anweisungssätzen im Medium 1302) erfasst einen Kontakt (und jede Bewegung oder ein Abbrechen des Kontakts) auf der berührungsempfindlichen Anzeige und wandelt den erfassten Kontakt in eine Interaktion mit Benutzerschnittstellenobjekten, wie beispielsweise einer oder mehreren programmierbaren Tasten (Softkeys), die auf dem berührungsempfindlichen Bildschirm angezeigt werden, um, sobald der Kontakt auftritt. In einigen Ausführungsformen entspricht ein Kontaktpunkt zwischen der berührungsempfindlichen Anzeige und dem Benutzer einem oder mehreren Fingern des Benutzers. Der Benutzer kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Objekts oder beliebiger geeigneter Gliedmaßen, wie beispielsweise eines Eingabestifts, Stifts, Fingers und so fort, Kontakt mit der berührungsempfindlichen Anzeige aufnehmen. Eine Oberfläche einer berührungsempfindlichen Anzeige kann unter Verwendung jeder geeigneten Berührungsempfindlichkeitstechnologie, einschließlich kapazitiver, resistiver und Infrarottechnologien und Technologien akustischer Oberflächenwellen, sowie anderer Näherungssensor-Anordnungen oder anderer Elemente zum Ermitteln eines oder mehrerer Kontaktpunkte mit der berührungsempfindlichen Anzeige einen Kontakt und jede Bewegung oder jeden Abbruch davon erfassen.
Ferner kann das E/A-Teilsystem mit einer oder mehreren anderen physischen Steuervorrichtungen (nicht gezeigt), wie beispielsweise Druckschaltflächen oder -tasten, Tasten, Schaltern, Wippen, Tastwahlblöcken, Schiebeschaltern, Joysticks, LEDs usw., zum Steuern oder Durchführen verschiedener Funktionen, wie beispielsweise Energiesteuerung, Lautsprecherlautstärkensteuerung, Klingeltonlautstärke, Tastatureingabe, Bildlauf, Halten, Menü, Bildschirmsperre, Löschen und Beenden von Kommunikation und Ähnlichem, gekoppelt sein, In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 1300 zusätzlich zum berührungsempfindlichen Bildschirm ein (nicht gezeigtes) Touchpad zum Aktivieren oder Deaktivieren bestimmter Funktionen einschließen. In manchen Ausführungsformen ist das Touchpad ein berührungsempfindlicher Bereich der Vorrichtung, der im Gegensatz zum Touchscreen keine visuellen Ausgaben anzeigt. Bei dem Touchpad kann es sich um eine berührungsempfindliche Oberfläche, die von der berührungsempfindlichen Anzeige separat ist, oder eine Erweiterung der durch die berührungsempfindliche Anzeige gebildeten berührungsempfindlichen Oberfläche handeln.
In einigen Ausführungsformen können einige oder alle hierin beschriebenen Vorgänge unter Verwendung einer auf der Vorrichtung des Benutzers ausgeführten Anwendung durchgeführt werden. Schaltungen, Logikmodule, Prozessoren und/oder weitere Komponenten können konfiguriert sein, verschiedene hierin beschriebene Operationen durchzuführen. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass abhängig von der Implementierung eine solche Konfiguration durch Gestaltung, Einrichtung, Verbindung miteinander und/oder Programmieren der bestimmten Komponenten erreicht werden kann und dass wiederum abhängig von der Implementierung eine konfigurierte Komponente für eine andere Operation umkonfigurierbar sein kann oder nicht. Beispielsweise kann ein programmierbarer Prozessor konfiguriert werden, indem ein geeigneter ausführbarer Code bereitgestellt wird; eine dedizierte Logikschaltung kann durch geeignetes Verbinden von Logikgattern und anderen Schaltungselementen konfiguriert werden; usw.
Jede der Softwarekomponenten oder Funktionen in dieser Anwendung kann als Softwarecode zur Ausführung durch einen Prozessor unter Verwendung irgendeiner geeigneten Computersprache wie zum Beispiel Java, C, C++, C#, Objective-C, Swift oder einer Skriptsprache wie etwa Perl oder Python unter Verwendung von beispielsweise herkömmlichen oder objektorientierten Techniken implementiert werden. Der Softwarecode kann als eine Reihe von Anweisungen oder Befehlen auf einem computerlesbaren Medium zur Speicherung und/oder Übertragung gespeichert sein. Ein geeignetes nichtflüchtiges, computerlesbares Medium kann einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), ein Magnetmedium wie eine Festplatte oder eine Diskette oder ein optisches Medium wie etwa eine Compact Disc (CD) oder DVD (Digital Versatile Disc), Flash-Speicher und dergleichen einschließen. Das computerlesbare Medium kann eine beliebige Kombination solcher Speicher- oder Übertragungsvorrichtungen sein.
Computerprogramme, die verschiedene Merkmale der Ausführungsformen enthalten, können auf verschiedenen computerlesbaren Speichermedien codiert sein; geeignete Medien schließen eine Magnetplatte oder ein Magnetband, optische Speichermedien wie Compact Disc (CD) oder DVD (Digital Versatile Disc), Flash-Speicher und dergleichen ein. Mit dem Programmcode codierte computerlesbare Datenspeichermedien können mit einer kompatiblen Vorrichtung gepackt oder separat von anderen Vorrichtungen bereitgestellt werden. Zudem kann Programmcode über drahtgebundene optische und/oder drahtlose Netzwerke entsprechend einer Vielfalt von Protokollen codiert und übermittelt werden, einschließlich des Internets, wodurch eine Verbreitung z. B. über Internet-Download, ermöglicht wird. Jedes derartige computerlesbare Medium kann sich auf oder in einem einzigen Computerprodukt befinden (z. B. einem Festkörperlaufwerk, einer Festplatte, einer CD oder einem gesamten Computersystem) und kann auf oder innerhalb unterschiedlicher Computerprodukte innerhalb eines Systems oder Netzwerks vorhanden sein. Ein Computersystem kann einen Monitor, Drucker oder eine andere geeignete Anzeige zum Bereitstellen eines beliebigen der hierin erwähnten Ergebnisse für einen Benutzer einschließen.
Obwohl die Erfindung in Hinblick auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, wird ersichtlich sein, dass die Erfindung alle Modifikationen und Äquivalente innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche abdecken soll.
Eine Verwendung des Begriffs ,ein“, „eine“ oder „der“, „die“, „das“ soll „ein(e) oder mehrere“ bedeuten, sofern nicht spezifisch das Gegenteil angegeben ist. Die Verwendung von „oder“ soll ein „einschließendes oder“ und nicht ein „ausschließendes oder“ bedeuten, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist. Die Bezugnahme auf eine „erste“ Komponente erfordert nicht notwendigerweise, dass eine zweite Komponente bereitgestellt wird. Außerdem schränkt die Bezugnahme auf eine „erste“ oder eine „zweite“ Komponente die referenzierte Komponente nicht auf einen bestimmten Standort ein, wenn nicht ausdrücklich angegeben. Der Begriff „basiert auf“ soll „basiert mindestens teilweise darauf“ bedeuten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/457747 [0001]
US 62565637 [0030]

Claims

Ein Verfahren zum Aktivieren eines Vorgangs durch ein Fahrzeug mit einer mobilen Vorrichtung, das Verfahren umfassend: Empfang eines ersten Satzes von Signalwerten, die unter Verwendung einer oder mehrerer Hochfrequenzantennen (HF-Antennen) der mobilen Vorrichtung gemessen werden, wobei der erste Satz von Signalwerten eine oder mehrere erste Signaleigenschaften von Signalen von einer oder mehreren HF-Antennen des Fahrzeugs bereitstellt, wobei sich die eine oder mehreren ersten Signaleigenschaften eines Signals in Bezug auf einen Abstand zwischen einer HF-Antenne der Vorrichtung, die das Signal empfangen hat, und einer HF-Antenne des Fahrzeugs, die das Signal emittiert hat, ändern; Empfang eines zweiten Satzes von Signalwerten, die unter Verwendung einer oder mehrerer Magnetantennen der mobilen Vorrichtung gemessen werden, wobei der zweite Satz von Signalwerten eine oder mehrere zweite Signaleigenschaften von Signalen von einer oder mehreren Magnetantennen des Fahrzeugs bereitstellt, wobei sich die eine oder mehreren zweiten Signaleigenschaften eines Signals in Bezug auf einen Abstand zwischen einer Magnetantenne der Vorrichtung, die das Signal empfangen hat, und einer Magnetantenne des Fahrzeugs, die das Signal emittierte, ändern; Bestimmung eines Standorts der mobilen Vorrichtung unter Verwendung des ersten Satzes von Signalwerten und des zweiten Satzes von Signalwerten; und Bereitstellung des Standorts an eine Steuereinheit des Fahrzeugs, wodurch ermöglicht wird, dass die Steuereinheit eine vorgeschriebene Handlung des Fahrzeugs ausführt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Empfang einer Ausrichtung, die unter Verwendung eines Sensors der mobilen Vorrichtung gemessen wird; und Verwendung der Ausrichtung, um eine Entsprechung des Abstands zwischen der Magnetantenne der Vorrichtung und der Magnetantenne des Fahrzeugs zu bestimmen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Standort der mobilen Vorrichtung unter Verwendung des ersten Satzes von gemessenen Werten unter Verwendung der einen oder mehreren HF-Antennen der Vorrichtung zu einem ersten Zeitpunkt, wenn sich die mobile Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs befindet, bestimmt wird, und wobei der Standort der mobilen Vorrichtung unter Verwendung des zweiten Satzes von gemessenen Werten unter Verwendung der einen oder mehreren Magnetantennen der Vorrichtung zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn sich die mobile Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs befindet, bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Standortbestimmung der mobilen Vorrichtung umfasst: Speichern eines Modells, das den Standort der mobilen Vorrichtung auf der Grundlage der einen oder mehreren ersten Signaleigenschaften und der einen oder mehreren zweiten Signaleigenschaften bestimmt; und Bereitstellen des ersten Satzes von Signalwerten und des zweiten Satzes von Signalwerten an das Modell, um den Standort der mobilen Vorrichtung zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Modell ein Modell eines maschinellen Lernverfahrens ist, das einen Standort der mobilen Vorrichtung innerhalb eines Nahbereichs eines Satzes von Nahbereichen auf Grundlage der einen oder der mehreren ersten Signaleigenschaften und der einen oder mehreren zweiten Signaleigenschaften klassifiziert, wobei der Satz der Nahbereiche eine erste Teilmenge eines oder mehrerer Nahbereiche außerhalb des Fahrzeugs und eine zweite Teilmenge eines oder mehrerer Nahbereiche außerhalb des Fahrzeugs einschließt und das Modell des maschinellen Lernverfahrens unter Verwendung verschiedener Sätze von Signalwerten, die an Standorten unter einer Vielzahl von Nahbereichen gemessen wurden, trainiert wird, und wobei der Standort der mobilen Vorrichtung einer aktuellen Klassifikation eines bestimmten Nahbereichs entspricht, innerhalb dessen sich die mobile Vorrichtung gerade befindet.
Verfahren zum Aktivieren einer Handlung durch ein Fahrzeug mit einer mobilen Vorrichtung, das Verfahren umfassend: Empfang eines Satzes von Signalwerten, die unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen der mobilen Vorrichtung gemessen werden, wobei der Satz von Signalwerten eine oder mehrere Signaleigenschaften von Signalen von einer Vielzahl von Fahrzeugantennen an verschiedenen Stellen in dem Fahrzeug bereitstellt, wobei sich die eine oder die mehreren Signaleigenschaften eines Signals in Bezug auf einen Abstand zwischen einer Antenne der mobilen Vorrichtung, die das Signal empfangen hat, und einer Fahrzeugantenne, die das Signal emittierte, ändern; Speichern eines Modells eines maschinellen Lernverfahrens, das einen Standort der mobilen Vorrichtung innerhalb eines Nahbereichs eines Satzes von Nahbereichen auf Grundlage der einen oder mehreren Signaleigenschaften klassifiziert, wobei der Satz der Nahbereiche eine erste Teilmenge eines oder mehrerer Nahbereiche außerhalb des Fahrzeugs und eine zweite Teilmenge eines oder mehrerer Nahbereiche außerhalb des Fahrzeugs einschließt und das Modell des maschinellen Lernverfahrens unter Verwendung verschiedener Sätze von Signalwerten, die an Standorten unter einer Vielzahl von Nahbereichen gemessen wurden, trainiert wird; Bereitstellen des Satzes von Signalwerten an das Modell des maschinellen Lernverfahrens, um eine aktuelle Klassifizierung eines bestimmten Nahbereichs zu erhalten, in dem sich die mobile Vorrichtung gerade befindet; und Bereitstellen des spezifischen Nahbereichs an eine Steuereinheit des Fahrzeugs, wodurch die Steuereinheit eine vorgeschriebene Handlung des Fahrzeugs ausführen kann.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, ferner umfassend: Empfang eines oder mehrerer anderer gemessener Werte durch die mobile Vorrichtung, wobei der eine oder die mehreren anderen Werte eine oder mehrere physische Eigenschaften der mobilen Vorrichtung bereitstellen, wobei das Modell des maschinellen Lernverfahrens unter Verwendung der einen oder mehreren physischen Eigenschaften trainiert wird; und Bereitstellen des einen oder der mehreren anderen Werte an das Modell des maschinellen Lernverfahrens, um die aktuelle Klassifikation des bestimmten Bereichs zu erhalten, in dem sich die mobile Vorrichtung gerade befindet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren durch die mobile Vorrichtung durchgeführt wird, das Verfahren ferner umfassend: Messung der Signalwerte unter Verwendung der mobilen Vorrichtung.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren von einem Computer des Fahrzeugs ausgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die eine oder mehreren Signaleigenschaften eine Signalstärke, einen Übertragungszeitwert oder beides einschließen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend: Bestimmung der Position der mobilen Vorrichtung zu einer Vielzahl von Zeitpunkten, wodurch eine Vielzahl von Standorten der mobilen Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird; und Bereitstellen der Vielzahl von Standorten oder einer Abweichung in der Vielzahl von Standorten an die Steuereinheit des Fahrzeugs, wodurch die Steuereinheit in die Lage versetzt wird, eine vorbereitende Handlung des Fahrzeugs auf Grundlage einer Bewegung der mobilen Vorrichtung in Richtung des Fahrzeugs auszuführen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die eine oder die mehreren Antennen der mobilen Vorrichtung eine oder mehrere hochfrequente Antennen, eine oder mehrere Magnetantennen oder eine oder mehrere hochfrequente Antennen und eine oder mehrere Magnetantennen einschließen.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die eine oder die mehreren Antennen der mobilen Vorrichtung eine oder mehrere hochfrequente Antennen und eine oder mehrere Magnetantennen einschließen, wobei die eine oder die mehreren hochfrequenten Antennen in einem Bereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz betrieben werden und wobei die eine oder die mehreren Magnetantennen in einem Bereich von 100 kHz bis 900 kHz betrieben werden.
Computerprodukt, umfassend ein computerlesbares Medium, auf dem eine Vielzahl von Anweisungen zum Steuern eines Computersystems gespeichert ist, um das Verfahren gemäß eines der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.
System, umfassend einen oder mehrere Prozessoren, die konfiguriert sind, das Verfahren gemäß eines der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.
Mobile Vorrichtung, umfassend: eine oder mehrere HF-Empfangsantennen; eine HF-Ortungsschaltung, die mit der einen oder den mehreren HF-Antennen gekoppelt ist, wobei die HF-Ortungsschaltung konfiguriert ist zum: Auswerten von Signalen von der einen oder den mehreren HF-Empfangsantennen, und Bereitstellen eines oder mehrerer erster Signalwerte in Bezug auf einen Abstand oder einer Ausrichtung der mobilen Vorrichtung in Bezug auf eine oder mehrere HF-Quellenantennen; eine oder mehrere Magnetantennen; und eine Schaltung zur Messung des magnetischen Durchflusses, die mit der einen oder den mehreren magnetischen Antennen gekoppelt ist, wobei die Schaltung zur Messung des magnetischen Durchflusses konfiguriert ist zum: Auswerten der Signale von der einen oder den mehreren Magnetantennen, und zum Bereitstellen des einen oder der mehreren zweiten Signalwerte, die sich auf einen Abstand der mobilen Vorrichtung zu der einen oder den mehreren Magnetquellenantennen beziehen.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 16, ferner umfassend: eine Sammelschaltung, die konfiguriert ist, um einer Ortungsschaltung zum Bestimmen eines Standortes der mobilen Vorrichtung den einen oder die mehreren ersten Signalwerte und den einen oder die mehreren zweiten Signalwerte bereitzustellen.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Ortungsschaltung in einer Vorrichtung außerhalb der mobilen Vorrichtung angeordnet ist.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei sich die mobile Vorrichtung in einem Fahrzeug befindet.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist zum: Speichern eines Modells eines maschinellen Lernverfahrens, das einen Standort der mobilen Vorrichtung innerhalb eines Nahbereichs eines Satzes von Nahbereichen auf Grundlage der einen oder mehreren ersten Signaleigenschaften, der einen oder mehreren zweiten Signaleigenschaften oder beiden klassifiziert, wobei der Satz der Nahbereiche eine erste Teilmenge eines oder mehrerer Nahbereiche außerhalb des Fahrzeugs und eine zweite Teilmenge eines oder mehrerer Nahbereiche außerhalb des Fahrzeugs einschließt und das Modell des maschinellen Lernverfahrens unter Verwendung verschiedener Sätze von Signalwerten, die an Standorten unter einer Vielzahl von Nahbereichen gemessen wurden, trainiert wird; Bereitstellen des Satzes von Signalwerten an das Modell des maschinellen Lernverfahrens, um eine aktuelle Klassifizierung eines bestimmten Bereichs zu erhalten, in dem sich die mobile Vorrichtung gerade befindet.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 20, ferner umfassend: Datenkommunikationsschaltung, die konfiguriert ist, um den spezifischen Nahbereich einer Steuereinheit des Fahrzeugs bereitzustellen, wodurch die Steuereinheit in die Lage versetzt wird, eine vorgeschriebene Handlung des Fahrzeugs durchzuführen.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Sammelschaltung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren von Ausreißern in dem einen oder den mehreren ersten Signalwerten oder dem einen oder den mehreren zweiten Signalwerten; und Ausschließen, dass die Ausreißer der Ortungsschaltung bereitgestellt werden.
Mobile Vorrichtung, umfassend: eine oder mehrere Magnetantennen; Schaltung zur Messung der Signalstärke, die mit der einen oder den mehreren magnetischen Antennen gekoppelt ist und konfiguriert ist, um eine Signalstärke eines Signals von einer externen Antenne bereitzustellen; und eine Batterie, die mit der einen oder den mehreren magnetischen Antennen gekoppelt ist und konfiguriert ist, um über Magnetfelder in Wechselwirkung mit einem oder mehreren Magnetantennen geladen zu werden.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei die Signalstärke des Signals von der externen Antenne zur Verwendung bei der Bestimmung eines Standorts der mobilen Vorrichtung dient.
Mobile Vorrichtung, umfassend: eine oder mehrere Magnetantennen; Schaltung zur Messung der Signalstärke, die mit der einen oder den mehreren magnetischen Antennen gekoppelt ist und konfiguriert ist, um eine Signalstärke eines Signals von einer externen Antenne bereitzustellen; und eine Datenkommunikationsschaltung, die mit der einen oder den mehreren Magnetantennen gekoppelt und konfiguriert ist, um Daten über eine externe Vorrichtung zu kommunizieren.
Mobile Vorrichtung gemäß Anspruch 25, wobei die Signalstärke des Signals von der externen Antenne zur Verwendung bei der Bestimmung eines Standorts der mobilen Vorrichtung dient.
Fahrzeug, umfassend: Eine Vielzahl von Sätzen von drei orthogonalen Magnetantennen, wobei jeder Satz der orthogonalen Magnetantennen ein Magnetsignal emittiert, das von einer mobilen Vorrichtung mit einer entsprechenden Magnetantenne zum Bestimmen eines Standortes der mobilen Vorrichtung erfasst werden kann.