DE19801124A1 - System zum Datentransfer zwischen einem bewegten und einem festen Objekt - Google Patents
System zum Datentransfer zwischen einem bewegten und einem festen ObjektInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zum Datentransfer
zwischen einem bewegten Objekt mit einem Schlüsselmodul und
einem festen Objekt mit einem Türmodul zum Auslösen einer
Aktion durch das Türmodul, falls eine entsprechende
Identifizierung des bewegten Objektes vorliegt. Weiter
betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren und
eine Verwendung des Systems zum Öffnen einer automatischen
Tür oder Betätigen einer Türverriegelung an einem parkenden
Fahrzeug mittels des Schlüsselmoduls.
Es ist bekannt, die Zugangskontrolle bei automatischen
Türen mittels Magnetstreifenlesern oder
Nummerncodeschlössern durchzuführen. Die eintretende
Person, die die Tür öffnen möchte, muß dabei aktiv werden,
um sich auszuweisen.
In der Automobiltechnik sind weiter schlüssellose
Türöffnungssystem an Fahrzeugen bekannt. Diese Systeme
verwenden eine drahtlose Datenübertragung bei 433 MHz. Der
Fahrer aktiviert beim Herantreten an das Fahrzeug bewußt
durch Knopfdruck einen in seinem Schlüsselmodul
befindlichen Sender, der ein Datensignal mit den
Identifizierungscode an einen Empfänger im Fahrzeug abgibt.
Ein entsprechendes Modul im Fahrzeug überprüft dann den
Code und öffnet bei Übereinstimmung die Schlösser der
Türen. Auch hierbei ist es notwendig, daß der Fahrer aktiv
den Sender einschaltet und diesen dazu seiner Tasche
entnimmt. Es erfolgt eine einseitige Kommunikation vom
Schlüsselmodul zum entsprechenden Modul im Fahrzeug, wobei
das Schlüsselmodul sein Signal unter allen möglichen
Winkeln abgibt, das heißt, es wird kein gerichtetes
Startsignal ausgesendet. Dies ist in vielen
Anwendungsfällen nicht erwünscht.
Es ist weiterhin bekannt zur Fahrzeugerkennung,
beispielsweise in automatischen Gebührenabbuchungsanlagen,
einen automatischer Datentransfer zwischen einem Modul im
Fahrzeug und einem Modul in einer Bake durchzuführen.
Hierbei ist es auch bekannt, daß zunächst die Bake ein
Aufwecksignal aussendet, mit dem das im Fahrzeug
befindliche Modul aktiviert wird. Eine solche Anordnung ist
beispielsweise aus der DE 41 07 803-A bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zum Datentransfer
zwischen einem bewegten und einem festen Objekt anzugeben,
bei den keine Aktion am bewegten Objekt vorausgesetzt wird,
um eine Identifizierung einzuleiten. Außerdem ist es
Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren und
eine Verwendung des Systems anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Patentanspruches 10 und Verwendungen mit den
Merkmalen der Patentansprüche 13 und 14. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen
angegeben.
Bei dem System zum Datentransfer zwischen einem bewegten
Objekt und einem festen Objekt, kann es sich bei dem
bewegten Objekt um eine Person oder ein Fahrzeug und bei
dem festen Objekt beispielsweise um ein Gebäude mit einer
automatischen Tür oder um ein Fahrzeug handeln. Das
Türmodul ist fest am Fahrzeug befestigt, beziehungsweise am
Gebäude im Bereich der automatischen Tür. Von dem Türmodul
kann nun beispielsweise die Aktion "Aufschließen"
ausgelöst werden oder die Aktion "Öffnen der Tür", es ist
aber grundsätzlich auch möglich, daß nach der
Identifizierung andere Aktionen ausgelöst werden. Sowohl
das Türmodul, als auch das Schlüsselmodul weisen einen
Sender und einen Empfänger auf. Es wird vorgeschlagen als
Sendefrequenz das 24 GHz-Band zu verwenden, da dieses ein
für industrielle, wissenschaftliche und für medizinische
Zwecke zugelassener Frequenzbereich (15 M-Bereich) ist und
bei dieser Frequenz unter Beibehaltung kleiner Abmessungen
eine gerichtete Übertragung möglich ist. Die Empfänger von
Türmodul und Schlüsselmodul arbeiten als
Überlagerungsempfänger. Das Türmodul weist außerdem einen
Bewegungsmelder auf, zur Überwachung eines begrenzten
Bereiches in der Umgebung des festen Objektes. Es können
verschiedene Arbeitsphasen der Module unterschieden werden:
Im Ruhemodus arbeitet das Türmodul als Bewegungsmelder. Der
Schlüsselmodul arbeitet als Überlagerungsempfänger.
Wenn das Türmodul ein bewegtes Objekt, beispielsweise eine
Person erkannt hat, die sich auf das Türmodul zu bewegt, so
wird vom Türmodul ein erstes unmoduliertes Signal
abgegeben. Das Türmodul arbeitet als Sender. Das
Schlüsselmodul, das als Überlagerungsempfänger arbeitet,
wird das gesendete Signal detektieren und geht dann in
einen aktiven Zustand über.
Das Schlüsselmodul befindet sich in aktiven Zustand und
sendet nun ein moduliertes Signal ab, das die
Identifikation des Schlüsselmoduls enthält. Das Türmodul
arbeitet als Überlagerungsempfänger und wertet das
empfangene Signal zur Identifizierung aus.
Mit einem solchen System ist es möglich, daß
beispielsweise zum Öffnen der Türen eines Fahrzeuges der
Fahrer ein Schlüsselmodul bei sich trägt. Sobald er sich
der Fahrertür in einem bestimmten Winkel nähert, findet die
Identifizierung des Schlüsselmoduls durch das Türmodul
statt und die Tür wird automatisch geöffnet ohne eine
Aktivität des Fahrers vorauszusetzen. Neben dem Öffnen der
Türschlösser können auch weitere Aktionen ausgelöst werden.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn sich die
Sendefrequenzen des Senders des Schlüsselmoduls und des
Türmoduls um eine Zwischenfrequenz unterscheiden. Dadurch
wird eine bidirektionale Sende-Empfangsstrecke mit
Überlagerungsprinzip möglich, wodurch die Detektion von
Signalen mit sehr kleiner Empfangsleistung möglich wird.
Eine Übertragung im 24 GHz-Band ist besonders vorteilhaft,
da bei dieser Frequenz unter Beibehaltung kleiner
Abmessungen eine gerichtete Übertragung möglich ist.
Es ist weiter von besonderem Vorteil, als Bewegungsmelder
einen Dopplersensor vorzusehen, da dies einen sehr
einfachen Aufbau des Türmoduls ermöglicht.
Weiter ist es von besonderem Vorteil, daß der
Bewegungsmelder getaktet betrieben wird. Dadurch kann der
Stromverbrauch des Türmoduls reduziert werden. Zum gleichen
Zweck wird auch das Schlüsselmodul im Ruhezustand mit einem
sehr kleinen Tastverhältnis beispielsweise 1 : 10000
getaktet.
Es ist weiter besonders vorteilhaft, daß der Sender des
Türmoduls das erste Signal für eine vorgegebene Zeitspanne
im Dauerbetrieb sendet, nachdem der Bewegungsmelder ein
bewegtes Objekt erkannt hat. Dadurch wird sichergestellt,
daß das Schlüsselmodul, das vom Türmodul ausgesendete
Signal erkennt und in den aktiven Zustand übergeht.
Es ist weiter besonders vorteilhaft, daß das Türmodul eine
Antenne zur gerichteten Übertragung, beispielsweise eine
Patchantenne, aufweist. Der Einsatz eines Antennenfeldes
mit einer geeigneten Richtcharakteristik ermöglicht die
Einschränkung des räumlichen Wirkungsbereiches des Systems.
Für das Schlüsselmodul wird vorteilhafterweise eine Antenne
mit omnidirektionaler Charakteristik, beispielsweise ein
Dipol eingesetzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der
Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 und Fig. 2 jeweils ein Blockschaltbild eines
Schlüsselmoduls und eines Türmoduls in einer beispielhaften
Ausführung.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Schlüsselmoduls. In
Fig. 2 ist das Blockschaltbild des Türmoduls dargestellt.
Wie leicht zu erkennen ist, sind die beiden Module sehr
ähnlich aufgebaut. Beide Module weisen einen Sender mit
einem Oszillator S1 bzw. S2 und einer Antenne A1 bzw. A2
auf. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, daß die
Oszillatorfrequenzen um die Zwischenfrequenz des Systems,
in unserem Beispiel 50 MHz gegeneinander versetzt sind.
Während der Oszillator 52 des Türmoduls mit einer Frequenz
von 24,12 GHz arbeitet, arbeitet der Oszillator S1 des
Schlüsselmoduls mit einer Frequenz von 24,070 GHz. Auch die
Antennen A1 und A2 unterscheiden sich insofern, als im
Schlüsselmodul eine Dipolantenne A1 mit einer
omnidirektionalen Charakteristik eingesetzt ist und im
Türmodul eine Patchantenne A2 mit Richtcharakteristik
vorgesehen ist. Sowohl das Schlüsselmodul als auch das
Türmodul weisen einen Mischer im M1 bzw. M2 auf, in dem ein
empfangenes Signal mit dem Oszillatorsignal multipliziert
wird. Das gemischte Signal wird dann einen Verstärker V1
bzw. V2 zugeführt. Der Verstärker V1 bzw. V2 dient zur
Verstärkung der Zwischenfrequenz. Durch den Frequenzversatz
der beiden Oszillatoren ergibt sich beim
Überlagerungsempfang eine Zwischenfrequenz von 50 MHz, die
in den Verstärkern V1, V2 um typischerweise 70 dB verstärkt
wird mit einer Bandbreite von 20 MHz, um Temperaturdriften
der Oszillatoren zu berücksichtigen. Durch den Einsatz des
Überlagerungsprinzipes wird eine Detektion von Signalen mit
sehr kleiner Empfangsleistung, typischerweise -100 dBM
möglich. Das Oszillatorsignal wird dabei mit einer Leistung
von ungefähr 5 mW über die Antennen A1 bzw. A2 ausgestrahlt,
wobei gleichzeitig ein Teil der Leistung ausgekoppelt wird
und als Lokaloszillatorsignal für den Mischer M1 bzw. M2
dient. Das verstärkte Zwischenfrequenzsignal wird dann in
einem Videodetektor VD1 bzw. VD2 gleichgerichtet und einem
Begrenzerverstärker L1 bzw. L2 zugeführt, der CMOS-
kompatible Ausgangspulse liefert. Diese Ausgangspulse
werden dann einen Mikroprozessor µP1 bzw. µP2 zur Auswertung
zugeführt. Der Mikroprozessor µP1 liefert ebenfalls ein
Taktsignal mit dem der Sender S1 und alle weiteren
Hochfrequenzkomponenten, der Verstärker V1, und der
Begrenzerverstärker L1 über die Versorgungsleitung getaktet
werden. Im Ruhezustand des Schlüsselmoduls beträgt das
Tastverhältnis ungefähr i:10000 und die
Hochfrequenzkomponenten sind jeweils nur für 10
Mikrosekunden aktiv.
Neben den soeben beschriebenen Elementen weist das Türmodul
noch die für den Bewegungsmelder nötigen Komponenten auf.
Bei dem Bewegungsmelder handelt es sich um einen
Dopplerbewegungsmelder der Dopplersignale auswertet. Dazu
sendet der Sender des Türmoduls mit dem Oszillator S2 und
der Antenne A2 getaktet Signale aus. Trifft das Signal auf
ein Objekt, so wird es von diesem reflektiert. Handelt es
sich bei dem Objekt um ein bewegtes Objekt, so
unterscheidet sich das reflektierte Signal vom
Oszillatorsignal in seiner Frequenz. Das reflektierte
Signal wird von der Antenne A2 empfangen. Im Mischer M2
wird das Oszillatorsignal mit dem empfangenen reflektierten
Signal gemischt. Es ergibt sich ein niederfrequentes
Ausgangssignal, das in einem Verstärker DV verstärkt und
einem Vergleicher zugeführt wird. Es werden Dopplersignale
im Bereich von 10 Hz bis 300 Hz ausgewertet. Das so
bearbeitete Signal wird dem Mikroprozessor µP2 zugeführt.
Wird mittels des Dopplersignales ein bewegtes Objekt
erkannt, so steuert der Mikroprozessor den Oszillator S2
derart, daß er für gewisse Zeit, beispielsweise einige
100 ms im Dauerbetrieb sendet.
Es sollen nun nochmals die drei Phasen der Module erläutert
werden.
Türmodul: Das Türmodul arbeitet in der Ruhephase als
Dopplersensor.
Schlüsselmodul: In der Ruhephase darf der Stromverbrauch
nur wenige Mikroampere betragen, da das Modul aus einer
Batteriezelle gespeist wird. Trotzdem muß die Detektion
des vom Türmodul kommenden 24 GHz-Signals möglich sein. Das
Schlüsselmodul wird als Überlagerungsempfänger betrieben
mit einem kleinen Tastverhältnis.
Türmodul: Nachdem das Dopplersignal detektiert wurde
steuert der Mikroprozessor den Oszillator derart an, daß
dieser für eine gewisse Zeit im Dauerbetrieb sendet.
Dadurch wird die mittlere Leistung erhöht und dem
Schlüsselmodul ein höherer Signalpegel zur Verfügung
gestellt.
Schlüsselmodul: Wenn der Mikroprozessor das vom Türmodul
ausgesendete Signal erkennt, führt er das Schlüsselmodul
vom Ruhezustand in den aktiven Zustand über.
Schlüsselmodul: Das Schlüsselmodul arbeitet nun als Sender.
Über die Versorgungsleitung wird nun die Modulation mit dem
Identifikationscode auf das Oszillatorsignal eingeprägt. Es
kann sich dabei sowohl um eine Pulsamplituden als auch um
eine Pulslängenmodulation handeln. Das so modulierte Signal
wird nun dem Türmodul zugesandt.
Türmodul: In Phase 3 arbeitet das Türmodul als
Überlagerungsempfänger. Das von Schlüsselmodul ausgesendete
Datensignal wird verstärkt und demoduliert und dann im
Mikroprozessor µP2 ausgewertet. Entspricht der
Identifizierungscode der benötigten Identifizierung, so
wird vom Mikroprozessor eine entsprechende Aktion
ausgelöst. Diese Aktion kann beispielsweise das Öffnen oder
das Entriegeln einer Tür sein.
Claims (14)
1. System zum Datentransfer zwischen einem bewegten Objekt
mit einem Schlüsselmodul und einem festen Objekt mit einem
Türmodul
- - wobei das Türmodul einen Bewegungsmelder aufweist, zur Überwachung eines begrenzten Bereiches in der Umgebung des festen Objektes,
- - das Türmodul weist einen ersten Sender auf, der ein erstes unmoduliertes Signal abgibt, wenn ein bewegtes Objekt im begrenzten Bereich vom Bewegungsmelder erkannt wird,
- - das Schlüsselmodul weist einen ersten Überlagerungsempfänger auf, mit dem das erste Signal erkannt wird,
- - das Schlüsselmodul weist einen zweiten Sender auf, mit dem ein zweites moduliertes Signal gesendet wird, wenn der Überlagerungsempfänger das erste Signal erkannt hat,
- - das Türmodul weist einen zweiten Überlagerungsempfänger auf, mit dem das zweite Signal empfangen wird,
- - das Türmodul weist eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung des zweiten Signals und zur Auslösung einer Aktion am festen Objekt aus, falls die Auswertung eine entsprechende Identifizierung des bewegten Objektes ergibt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sendefrequenzen des ersten und zweiten Senders um eine
Zwischenfrequenz zueinander versetzt sind.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenfrequenz VHF/UHF-Bereich liegt und die
Sendefrequenzen im 24 GHz-Band liegen.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bewegungsmelder ein Dopplersensor
ist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bewegungsmelder getaktet betrieben ist.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Sender das erste Signal für
eine vorgegebene Zeitspanne im Dauerbetrieb sendet, nachdem
der Bewegungsmelder ein bewegtes Objekt erkannt hat.
7. System nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Übertragungsempfänger
getaktet aktiv ist.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Türmodul eine Antenne zur
gerichteten Übertragung aufweist.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schlüsselmodul eine Antenne mit
omnidirektionaler Charakteristik aufweist.
10. Verfahren zum Datentransfer zwischen einem bewegten
Objekt und einem festen Objekt zum Auslösen einer Aktion am
festen Objekt, falls eine entsprechende Identifizierung des
bewegten Objektes vorliegt
- - wobei am festen Objekt ein Türmodul vorgesehen ist mit einem Bewegungsmelder von dem getaktet ein Signal zur Überwachung eines begrenzten Bereiches in der Umgebung des festen Objektes ausgesendet wird,
- - wobei von einem ersten Sender in Türmodul ein unmoduliertes erstes Signal ausgesendet wird, falls der Bewegungsmelder ein bewegtes Objekt erkannt hat,
- - mit einem ersten Überlagerungsempfänger wird im Schlüsselmodul das erste Signal empfangen,
- - wenn im Schlüsselmodul das erste Signal erkannt wurde, wird von einem zweiten Sender im Schlüsselmodul ein zweites moduliertes Signal ausgesendet, das die Identifizierungssequenz enthält,
- - das zweite Signal wird von einem Überlagerungsempfänger im Türmodul empfangen, einer Auswerteeinrichtung zugeführt und dort ausgewertet,
- - eine Aktion am festen Objekt wird ausgelöst, falls die Auswertung eine entsprechende Identifizierung des bewegten Objektes ergibt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bewegungsmelder ein Oszillatorsignal aus sendet,
das an einem bewegten Objekt reflektiert wird, das
reflektierte Signal wird vom Bewegungsmelder empfangen und
mit dem gesendeten Signal verglichen, um über das
Dopplersignal Auskunft über das Vorhandensein eines
bewegten Objektes zu erhalten.
12. Verfahren nach einen der Ansprüche 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite modulierte Signal eine
Identifikation enthält, die vom Türmodul erkannt wird.
13. Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis
9, zum Öffnen einer Tür am festen Objekt mittels des
Schlüsselmoduls am bewegten Objekt.
14. Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis
9 zum Öffnen einer Türverriegelung an einem parkenden
Fahrzeug mittels des Schlüsselmoduls.
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