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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren eines
Ausweises, das insbesondere für
ein Freihandsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
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Ein
Freihandsystem ermöglicht
den Zugang und das Starten eines Fahrzeugs, ohne einen mechanischen
Schlüssel
benutzen zu müssen.
Der Benutzer des Fahrzeugs ist dann einfach mit einer elektronischen
Karte ausgestattet (im Folgenden auch Ausweis genannt), die von
einer Steuer- und Führungsvorrichtung
erfasst und erkannt wird, die mit Antennen in Verbindung steht,
die an Bord des Fahrzeugs angeordnet sind. Wenn die Karte von der Steuer-
und Führungsvorrichtung
als eine für
das Fahrzeug autorisierte Karte identifiziert wird, kann der Träger der
Karte in das Innere des Fahrzeugs gelangen, indem er einfach einen
Türgriff
fasst, und den Motor des Fahrzeugs durch einfaches Einwirken auf einen
Knopf starten.
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Es
ist zu beachten, dass der Begriff „Ausweis" tatsächlich jedes Schlüsselsystem
abdeckt, gleichgültig,
ob es eine starre elektronische Karte umfasst oder nicht (Beispiel:
Elektronikkomponenten, die in einem flexiblen Schaltkreis oder einem
Hybridschaltkreis platziert sind ...).
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Im
Allgemeinen ist bei einem solchen Freihandsystem eine Antennengruppe
dafür bestimmt, das
Vorhandensein des Ausweises außerhalb
des Fahrzeugs zu erfassen und eine weitere innerhalb von diesem.
Wenn ein autorisierter Ausweis außerhalb des Fahrzeugs erfasst
wird, erlaubt das Steuer- und Führungssystem
den Zugang in das Fahrzeug, ohne jedoch das Starten zu ermöglichen,
wohingegen, wenn der Ausweis sich innerhalb des Fahrzeugs befindet,
ein Starten des Motors stattfinden kann.
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Um
die Lokalisierung des Ausweises durchzuführen, wird ein Signal an eine
Antennengruppe gesendet, die dann eine entsprechende Aussendung ausführt, wohingegen
kein Signal an die anderen Antennen gesendet wird, sodass diese
stumm bleiben. Die verwendeten Antennen sind NF (Niederfrequenz)-Antennen,
die ein magnetisches Feld mit einer Frequenz aussenden, die üblicherweise
um 125 kHz liegt, mit einer begrenzten Reichweite, die es auf diese
Weise ermöglichen,
eine gute Lokalisierung des entsprechenden Ausweises durchzuführen. Die Dialoge
zwischen den inneren Antennen und dem Ausweis sind von anderer Natur
als die Dialoge zwischen den äußeren Antennen
und dem Ausweis. Dies ermöglicht
es dem Ausweis, die erwartete Antwort des Fahrzeugs im Voraus zu
kennen. Diese Antwort erfolgt im Allgemeinen durch Aussenden eines HF
(Hochfrequenz)-Signals mit einer Frequenz, die im Allgemeinen ungefähr bei 433
MHz liegt.
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Die
inneren Antennen gelten im Allgemeinen als zuverlässig. Das
von ihnen ausgesendete Feld reicht im Allgemeinen nicht über die
Fahrgastzelle hinaus. Im Gegensatz dazu senden die äußeren Antennen
im Allgemeinen auch ein Signal ins Innere der Fahrgastzelle, das
im Allgemeinen in der Nähe
von dessen Türen
begrenzt wird. Ein Ausweis wird somit außerhalb des Fahrzeugs in Erwägung gezogen, wenn
er auf die äußeren Antennen
antwortet, ohne jedoch auf die inneren Antennen zu antworten.
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Die
Lokalisierung eines Ausweises außerhalb des Fahrzeugs beruht
folglich auf einer Nicht-Antwort des Ausweises auf einen Impuls
der inneren Antennen. Es kann jedoch sein, dass der Ausweis auf
einen Impuls der inneren Antennen antwortet, dass diese Antwort
aber von der Führungsvorrichtung
der Antennen nicht empfangen wird. Dieses Problem kann mehrere Ursachen
ha ben, so zum Beispiel das Vorhandensein von Störungen oder das Senden eines
HF-Rasters eines anderen Systems, das dasselbe Frequenzband benutzt.
Dieses Nichtempfangen der Antwort durch das Führungssystem der Antennen des
Fahrzeugs wird als eine Nicht-Antwort auf den Impuls der inneren
Antennen interpretiert und der Ausweis wird somit als außerhalb
des Fahrzeugs befindlich angesehen, obwohl er sich tatsächlich innerhalb
von diesem befindet. Die Führungsvorrichtung
stimmt somit dem Ausführen
eines Verriegelungsbefehls des Fahrzeugs zu, obwohl der Benutzer
seinen Ausweis nicht bei sich hat. Außerdem kann jede andere Person
das Fahrzeug mit dem Ausweis entriegeln, der in dem Fahrzeug verblieben ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Lokalisieren
eines Ausweises bereitzustellen, das für ein Freihandsystem eines Kraftfahrzeugs
bestimmt ist und es ermöglicht,
das Vorhandensein eines Ausweises außerhalb des Fahrzeugs auf zuverlässige Weise
zu erfassen.
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Zu
diesem Zweck ist das Verfahren, das sie vorschlägt, ein Verfahren zum Lokalisieren
eines Ausweises für
ein Freihandsystem eines Kraftfahrzeugs nach den Merkmalen des Anspruchs
1; dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Aussenden
eines Signals in Form einer Abfrage durch eine erste Antennengruppe
des Fahrzeugs an den Ausweis,
- – eventuelle
Antwort des Ausweises auf diese erste Abfrage,
- – Aussenden
eines Signals in Form einer Abfrage durch eine zweite Antennengruppe
des Fahrzeugs an den Ausweis,
- – eventuelle
Antwort des Ausweises auf diese zweite Abfrage.
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Gemäß der Erfindung
speichert der Ausweis im Falle einer Antwort des Ausweises auf die
erste Abfrage während
einer vorgegebenen Zeitspanne die Tatsache, dass er auf ein Signal
geantwortet hat, das von einer Antenne der ersten Antennengruppe ausgesendet
wurde und die eventuelle Antwort, die auf die zweite Abfrage hin
erfolgte, schließt
gegebenenfalls eine Information ein, die anzeigt, dass eine Antwort
bereits ausgesendet wurde, im Anschluss an eine Abfrage, die von
der ersten Antennengruppe ausging, wobei der Ausweis somit in dem
Bereich lokalisiert wird, der von der ersten Antennengruppe abgedeckt
ist, wenn eine Antwort im Anschluss an die erste Abfrage erhalten
wird, in dem Bereich, der von der zweiten Antennengruppe abgedeckt
ist, wenn eine Antwort im Anschluss an die zweite Abfrage erhalten
wird, und in dem Abdeckungsbereich, der von den zwei Antennengruppen
abgedeckt ist, wenn die Antwort auf die zweite Information außerdem einen zusätzlichen
Hinweis enthält,
der angibt, dass der Ausweis schon zuvor geantwortet hat.
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In
einer Ausführungsform
dieses Verfahrens umfasst die erste Antennengruppe zum Beispiel
Antennen, die ein elektromagnetisches Signal mit einer begrenzten
Reichweite im Wesentlichen innerhalb des Fahrzeugs aussenden. Die
zweite Antennengruppe umfasst ihrerseits zum Beispiel Antennen,
die ein elektromagnetisches Signal mit einer begrenzten Reichweite
im Wesentlichen außerhalb
des Fahrzeugs aussenden.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
auch ein Verfahren zum Lokalisieren für ein Freihandsystem für ein Kraftfahrzeug
vor, für
einen Ausweis, der sich außerhalb
des Fahrzeugs befindet, wo bei das Fahrzeug mit inneren Antennen
ausgestattet ist, die ein elektromagnetisches Signal innerhalb der
Fahrgastzelle des Fahrzeugs aussenden, und mit äußeren Antennen, die ein elektromagnetisches
Signal im Wesentlichen außerhalb
der Fahrgastzelle aussenden, mit einem möglichen Hineinreichen in das
Innere der Fahrgastzelle, wobei dieses Verfahren nach den Merkmalen
des Anspruchs 4 die folgenden Schritte umfasst:
- – Aussenden
eines Signals in Form einer Abfrage durch die inneren Antennen des
Fahrzeugs an den Ausweis,
- – eventuelle
Antwort des Ausweises an diese erste Abfrage,
- – Aussenden
eines Signals in Form einer Abfrage durch die äußeren Antennen des Fahrzeugs
an den Ausweis,
- – Antwort
des Ausweises auf diese zweite Abfrage.
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Bei
diesem erfindungsgemäßen Verfahren speichert
der Ausweis im Falle einer Antwort des Ausweises auf die erste Abfrage
während
einer vorgegebenen Zeitspanne die Tatsache, dass er auf ein Signal
geantwortet hat, das von einer inneren Antenne ausgesendet wurde,
und die Antwort, die auf die zweite Abfrage folgte, umfasst gegebenenfalls
eine Information, die anzeigt, dass eine Antwort schon ausgesendet
wurde, im Anschluss an eine Abfrage, die von den inneren Antennen
ausging, wobei der Ausweis somit außerhalb des Fahrzeugs lokalisiert wird,
wenn eine Antwort im Anschluss an die zweite Abfrage erhalten wird
und diese Antwort keinen besonderen Hinweis umfasst.
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Es
lassen sich hier zwei Gruppen von Antennen wiederfinden, wobei die
inneren Antennen der ersten Antennengruppe entsprechen und die äußeren Antennen
der zweiten Antennengruppe.
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Die
Signale, die von den zwei Antennengruppen ausgesendet werden, sind
vorzugsweise Niederfrequenz-Signale in der Größenordnung von 125 kHz. Dieser
Signaltyp wird bereits herkömmlicherweise
verwendet, weil er es insbesondere ermöglicht, den Deckungsbereich
der Antennen besser zu steuern. Die Antwort des Ausweises erfolgt
ihrerseits vorzugsweise mit Hochfrequenz in der Größenordnung
von 433 MHz.
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Um
die verschiedenen Schritte des Verfahrens gut voneinander abzugrenzen,
ist zu bevorzugen, dass die Abfrage, die von Seiten der zweiten
Antennengruppe durchgeführt
wird, lange genug nach der Abfrage erfolgt, die von der ersten Antennengruppe
durchgeführt
wird, um dem Ausweis Zeit zu geben, auf eine Abfrage zu antworten,
bevor er eine weitere empfängt.
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Alle
Antennen derselben Antennengruppe können ihr Abfragesignal zum
Lokalisieren des Ausweises gleichzeitig aussenden, um die Leistung
des ausgesendeten Signals aber zu begrenzen, können die Antennen derselben
Antennengruppe auch nacheinander eine Abfrage an den Ausweis senden.
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Die
Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der
folgenden Beschreibung hervor, mit Bezug auf die vereinfachte Zeichnung,
in der:
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1 eine
stark vereinfachte Ansicht eines Fahrzeugs in der Draufsicht ist
und
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2 Diagramme
zeigt, die das Aussenden der NF- und HF-Signale darstellen.
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In 1 ist
vereinfacht ein Fahrzeug 2 in der Draufsicht gezeigt. Ein
erstes Rechteck 4 stellt den äußeren Umriss des Fahrzeugs
dar, während
ein zweites Rechteck 6 seinerseits die Fahrgastzelle dieses
Fahrzeugs 2 darstellt.
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Das
dargestellte Fahrzeug 2 ist mit einem Freihand-Zugangssystem ausgestattet.
Dieses System ermöglicht
es einem Benutzer, für
den Zugang zum Fahrzeug 2 die Türen zu verriegeln und zu entriegeln,
ohne einen herkömmlichen
mechanischen Schlüssel
benutzen zu müssen.
Der Benutzer trägt einfach
einen Ausweis (nicht dargestellt), der zum Beispiel die Form einer
elektronischen Karte aufweisen kann. Das Erfassen dieses Ausweises
und seine Identifizierung erlauben das Verriegeln und das Entriegeln,
wenn der Benutzer es anfordert und den Ausweis bei sich trägt. Ein
solches System ist dem Fachmann bereits bekannt.
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Das
Fahrzeug 2 ist in bekannter Weise mit einer ersten Antennengruppe
ausgestattet, im Folgenden „innere
Antennen" genannt,
die ein elektromagnetisches Signal innerhalb der Fahrgastzelle 6 aussenden
können.
Eine zweite Antennengruppe, im Folgenden „äußere Antennen" genannt, sendet
ihrerseits ein elektromagnetisches Signal gleichen Typs aus wie
dasjenige, das von den inneren Antennen ausgesendet wird, aber außerhalb
des Fahrzeugs 2. Das elektromagnetische Signal, das von
diesen Antennen ausgesendet wird, ist ein NF (Niederfrequenz)-Signal,
das in der beschriebenen Ausführungsform
eine Frequenz von 125 kHz aufweist. In 1 stellt
die im Wesentlichen rechteckige gestrichelte Kurve, die das Bezugszeichen 8 trägt, die Reichweite
der inneren Antennen dar, das heißt den Bereich, in dem das
von den inneren Antennen ausgesendete Signal von einem Ausweis des
Freihandsystems aufgefangen werden kann. Ebenso stellen zwei Kurven
mit im Wesentlichen elliptischer Form, die das Bezugszeichen 10 tragen,
die Reichweite der äußeren Antennen
dar.
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Wie
es im Allgemeinen der Fall in Fahrzeugen ist, die mit einem Freihandsystem
ausgestattet sind, ist ein Überlappungsbereich 12 vorhanden. Wenn
sich ein Ausweis in diesem Überlappungsbereich 12 befindet,
kann er gleichzeitig ein Signal auffangen, das von einer äußeren Antenne
ausgesendet wird und ein Signal, das von einer inneren Antenne ausgesendet
wird. Probleme ergeben sich dann, wenn es sich empfiehlt, einen
Ausweis zu lokalisieren und dieser sich in einem Überlappungsbereich 12 befindet.
Bei den Lösungen
des Stands der Technik geht man davon aus, dass die Reichweite der
inneren Antennen nicht über
die Fahrgastzelle 6 des Fahrzeugs hinausgeht. Auf diese
Weise wird ein Ausweis, wenn er im Anschluss an das Aussenden einer Lokalisierungsabfrage
durch eine innere Antenne erfasst wird, als innerhalb des Fahrzeugs
befindlich angesehen, selbst wenn er auch auf einen Impuls einer äußeren Antenne
antwortet.
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Das
Problem, das sich dann ergibt, tritt auf, wenn die Antwort, die
von dem Ausweis im Anschluss an einen Impuls der inneren Antennen
ausgesendet wird, nicht bei der Führungsvorrichtung des Freihandsystems
des Fahrzeugs ankommt. Dies kann aus irgendeinem Grund auftreten,
zum Beispiel infolge einer benachbarten Störaussendung. Wenn dann die
Antwort im Anschluss an den Impuls der äußeren Antennen zu der Führungsvorrichtung
des Freihandsystems des Fahrzeugs gelangt, wird der Ausweis als
außerhalb
des Fahrzeugs befindlich identifiziert, obwohl er sich tatsächlich in
dessen Inneren befindet.
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Die
von der Erfindung vorgeschlagene Lösung ist mit Bezug auf 2 dargestellt.
In dieser Figur stellen drei Diagramme ausgesendete Signale dar.
In dem ersten Diagramm oben sind vereinfacht NF-Signale dargestellt,
die von den äußeren und
den inneren Antennen ausgesendet werden. In dem zweiten Diagramm
in der Mitte sind vereinfacht die Antworten dargestellt, die von
dem Ausweis im Anschluss an den Impuls der äußeren und inneren Antennen
ausgesendet werden. Schließlich
entspricht das dritte Diagramm unten dem zweiten Diagramm mit zusätzlich einem
Störsignal.
Bei all diesen Diagrammen ist als Abszisse eine Achse der gemeinsamen
Zeit aufgetragen.
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In
dem ersten Diagramm stellt ein erster Balken 14 das Aussenden
eines NF-Signals durch die inneren Antennen dar. Es wird hier angenommen, dass
ein Ausweis des Freihandsystems sich innerhalb eines Überlappungsbereichs 12 befindet.
Dieser Ausweis fängt
dann das NF-Signal auf, das von einer inneren Antenne ausgesendet
wird und dem Balken 14 entspricht. Er sendet dann als Antwort
ein HF (Hochfrequenz)-Signal mit einer Frequenz von 433 MHz aus
(eine andere Frequenz gleichen Typs kann verwendet werden). Diese
Antwort erfolgt unmittelbar nach Empfangen des NF-Signals, das von
den inneren Antennen ausgesendet wird. Sie ist in der Zeichnung
durch einen schraffierten Balken 16 vereinfacht dargestellt.
Die Zeitspanne zwischen dem Aussenden des NF-Signals durch die inneren
Antennen und der Antwort von dem Ausweis liegt in der Größenordnung
einer Millisekunde (1 ms).
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Nach
Verlauf einer ausreichenden Zeitspanne, um es dem Ausweis zu ermöglichen,
auf den Impuls der inneren Antennen zu antworten, zum Beispiel nach
ungefähr
5 ms, senden die äußeren Antennen
ihrerseits ein NF-Signal aus, das auf dem ersten Diagramm durch
einen zweiten Balken 18 vereinfacht dargestellt ist. Obwohl
sie in dem ersten Diagramm von 2 in ähnlicher
Weise dargestellt sind, können
die NF-Signale, die von den inneren und äußeren Antennen ausgesendet
werden, von un terschiedlicher Natur sein, was dann dem Ausweis ermöglicht,
die Antwort, die von der Steuervorrichtung des Freihandsystems erwartet
wird, zu kennen.
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Der
betrachtete Ausweis empfängt
auch das Signal, das von dem Balken 18 dargestellt ist
und von den äußeren Antennen
ausgesendet wird. Er antwortet dann auf dieses Abfragesignal von
Seiten des Fahrzeugs mit einem HF-Signal, das in dem zweiten Diagramm
durch einen zweiten Balken 20 vereinfacht dargestellt ist.
Dieses Signal enthält
gleichzeitig die Antwort auf den Impuls an die äußeren Antennen und die Antwort,
die bereits im Anschluss an den Impuls der inneren Antennen erfolgt
ist. Diese Antwort, die im Anschluss an den Impuls durch die inneren Antennen
erfolgt ist, ist in dem Ausweis gespeichert worden und wird in Überlagerung
mit der Antwort auf den Impuls durch die äußeren Antennen wieder zurück übertragen.
Daher ist der Balken 20 in 2 schraffiert
wie Balken 16, enthält
zusätzlich
aber kleine Kreise, die der Antwort entsprechen, die im Anschluss
an den Impuls durch die äußeren Antennen erfolgt
ist. Die auf diese Weise von dem Ausweis formulierte Antwort bedeutet
nicht nur, dass der Ausweis das Abfragesignal, das von den äußeren Antennen
ausgesendet worden ist, im Hinblick auf seine Lokalisierung gut
erhalten hat, sondern sie zeigt auch an, dass er kurze Zeit zuvor
bereits einen Impuls von den inneren Antennen erhalten und er auf
diesen Impuls geantwortet hat. Die Führungsvorrichtung des Freihandsystems
des Fahrzeugs, die diese Antwort erhält, weiß dann, dass der Ausweis sich
in einem Überlappungsbereich 12 befindet
und schließt
daraus, dass es ein Überlagerungsproblem
gibt. Die Führungsvorrichtung
verbietet in diesem Fall das Verriegeln der Türen des Fahrzeugs 2.
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Die
Antwort, die im Anschluss an den Impuls durch die inneren Antennen
erfolgt ist, darf nicht zu lange gespeichert werden, um zu verhindern,
dass weitere Probleme auftreten. Wenn man die Zahlenbeispiele betrachtet,
die zuvor gegeben wurden, kann man zum Beispiel annehmen, dass die
Antwort ungefähr
10 ms lang gespeichert wird. Wenn jedoch die Suche nach dem Ausweis
außerhalb
nicht durch eine gleichzeitige Abfrage aller äußeren Antennen durchgeführt wird,
sondern durch aufeinander folgende Abfragen aller Antennengruppen,
kann die Speicherzeit zum Beispiel bis auf 200 ms ausgedehnt werden.
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Das
dritte Diagramm in 2 stellt den Fall dar, in dem
die Antwort, die durch den Ausweis im Anschluss an den Impuls durch
die inneren Antennen erfolgt, infolge des Vorhandenseins von Störungen nicht
zur Führungsvorrichtung
der äußeren Antennen gelangt.
Dieses dritte Diagramm nimmt daher die Balken 16 und 20 wieder
auf, die den Antworten entsprechen, die von dem Ausweis im Anschluss
an die Impulse, die von Seiten der inneren und dann der äußeren Antennen
erfolgen. Im Vergleich zum zweiten Diagramm ist auch ein Störraster 22 dargestellt,
das den Balken 16 überlagert,
das heißt,
die Antwort, die von Seiten des Ausweises im Anschluss an den Impuls
durch die inneren Antennen erfolgt. Die Führungsvorrichtung des Freihandsystems
des Fahrzeugs erhält
somit nur das Antwortsignal, das dem zweiten Balken 20 entspricht.
Da dieses Signal gleichzeitig eine Antwort auf den Impuls der äußeren Antennen
und die Antwort auf den Impuls der inneren Antenne umfasst, weiß die Führungsvorrichtung, dass
der Ausweis sich in einem Überlappungsbereich
befindet, obwohl sie keine Antwort des Ausweises nach dem Abfragesignal
erhalten hat, das von den inneren Antennen ausgesendet wurde.
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Das
Verfahren zum Lokalisieren eines Ausweises eines Freihandsystems,
das zuvor beschrieben wurde, ermöglicht
es, die Zuverlässigkeit
dieser Systeme zu verbessern, indem eine falsche Interpretation
der erhaltenen (und nicht erhaltenen) Signale durch die Führungsvorrichtung
vermieden wird. Eine zuverlässigere
Lokalisierung kann umgesetzt werden, ohne die Ausführung anderer
materieller Mittel zu erfordern, wie sie in den gegenwärtigen Freihandsystemen
verwendet werden. Man findet hier die gleichen Sende- und Empfangsmittel
wieder, die den Fachleuten für
die gegenwärtigen
Freihandsysteme bekannt sind. Die gegenwärtigen Ausweise umfassen eine
ausreichend entwickelte Elektronik, um ohne Probleme ein Signal
speichern zu können,
damit sie es später
wieder zurück übertragen.
Dieses Verfahren ermöglicht
es somit, ohne Erhöhung
der Kosten für
das Material, das verwendet wird, die Zuverlässigkeit des Freihandsystems
zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das Verfahren beschränkt, das
zuvor als nicht einschränkendes
Beispiel beschrieben wurde. Sie betrifft auch alle Abwandlungen
von Ausführungen,
die im Bereich des Möglichen
des Fachmanns im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche liegen.
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So
ist zum Beispiel das Signal, das von dem Ausweis ausgesendet wird,
wenn dieser kurz zuvor bereits auf einen Impuls durch eine Antennengruppe geantwortet
hat, nicht zwangsläufig
die Überlagerung von
zwei Antwortsignalen. Man kann zum Beispiel einfach eine kodierte
Information von einem Bit vorsehen, die anzeigt, ob eine Antwort
im Anschluss an eine Lokalisierungsabfrage von Seiten des Ausweises
in einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgt ist, die der ausgesendeten
Antwort vorausgeht. Ohne somit die erste ausgesendete Antwort zu
speichern, speichert der Ausweis dann nur die Tatsache, dass er
bereits zuvor auf einen Impuls geantwortet hat.
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Die
Frequenzen, die Dauer, alle Zahlenwerte im Allgemeinen, die in der
Beschreibung gegeben sind, dienen nur der Veranschaulichung. Andere Werte
können
verwendet werden, ohne dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung
verlassen wird.