EP1839275A1 - System und dessen komponenten zur abwicklung von signalverarbeitungsabl[ufen unter einbeziehung einer zur pr[senzerfassung geeigneten synthetischen aura - Google Patents

System und dessen komponenten zur abwicklung von signalverarbeitungsabl[ufen unter einbeziehung einer zur pr[senzerfassung geeigneten synthetischen aura

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Publication number
EP1839275A1
EP1839275A1 EP05818771A EP05818771A EP1839275A1 EP 1839275 A1 EP1839275 A1 EP 1839275A1 EP 05818771 A EP05818771 A EP 05818771A EP 05818771 A EP05818771 A EP 05818771A EP 1839275 A1 EP1839275 A1 EP 1839275A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
signal processing
indicative
signals
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05818771A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microchip Technology Germany GmbH
Original Assignee
Ident Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ident Technology AG filed Critical Ident Technology AG
Publication of EP1839275A1 publication Critical patent/EP1839275A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00309—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/2027—Means to switch the anti-theft system on or off with data signals passing through the human body
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
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    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00753—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys
    • G07C2009/00769—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means
    • G07C2009/00793—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means by Hertzian waves
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C2209/00—Indexing scheme relating to groups G07C9/00 - G07C9/38
    • G07C2209/60—Indexing scheme relating to groups G07C9/00174 - G07C9/00944
    • G07C2209/63—Comprising locating means for detecting the position of the data carrier, i.e. within the vehicle or within a certain distance from the vehicle
    • G07C2209/64—Comprising locating means for detecting the position of the data carrier, i.e. within the vehicle or within a certain distance from the vehicle using a proximity sensor

Definitions

  • the invention is directed to a system and its components for processing signal processing operations, including a synthetic aura which is suitable for detecting presence, possibly user-specific. Furthermore, the invention is also directed to signal processing methods based on indicative signals obtained with regard to a user presence.
  • the object of the invention is to provide solutions in which in the context of implementing comfort-increasing circuit systems, in particular ,, Keyless Access ⁇ circuits handling and user security gains can be achieved synergistically.
  • a system for processing signal processing sequences taking into account signals which are intrinsic to intrinsic signals comprising means for generating the area intrusion-indicative signals on the basis of field-electrical interaction effects and making circuit-related provisions, for automatic process initiation based on the area intrusion indicative signals.
  • the solution according to the invention makes it possible, in particular, to protect equipment / vehicles from unauthorized use, for example by unauthorized persons, to increase the safety of persons in dangerous-relevant phases, eg to improve the lighting situation by automatically switching on certain vehicle models. lighting equipment when approaching)
  • a signal transfer serving as proof of authorization is usually radio-based.
  • Electrode surface multiple function: either sensor, ground or emitter
  • a special synergetic effect is achieved by the concept according to the invention in that the presence detection technology also serves for the data transfer.
  • circuit processes can be initiated on the side of the detected object. These circuit operations may be signal generation operations that utilize other physical effects to accomplish signal transmission.
  • a user-guided remote key can be controlled.
  • FIG. 1 shows a schematic representation to explain the structure of a door handle with a plurality of electrode devices for detecting the penetration into the surrounding area of the grip of intrusion-indicative signals, which in addition make an authorization proof possible
  • Figure 2 is a schematic diagram for explaining the structure of a handle side provided variant of an intended for the output of signal sequences emitter ünit;
  • Figure 3 is a further schematic diagram for explaining a preferred structure of the emitter ünit
  • FIG. 4 shows a schematic diagram for explaining the structure of a detector provided on the key side for receiving a signal intended for the further initiation of key functions
  • Figure 5 is a schematic diagram for explaining the structure of a remote control according to the invention with capacitive resonant activation
  • FIG. 6 shows a schematic representation for illustrating the mode of operation of a door-locking system realized with the inclusion of the technology according to the invention
  • FIG. 7 shows a further schematic diagram for explaining the use of the technique according to the invention in conjunction with a classic radio key
  • Capacitive fields can be detected in particular via insulated and preferably ungrounded electrode systems by conductive components per se, or film surfaces and or are also formed by wire sections.
  • the sandwich sensor comprises three films (outer, shield, inner), as well as a Umschalt ⁇ device (eg el. Changeover switch) for switching between an external and internal query, each supplying a film to the detector, while the other film to ground is placed.
  • the intervening shield foil is controlled in phase by the sensor via a shield driver.
  • An additional Um ⁇ switching device allows the control of the body emitter unit.
  • the arrangement according to the invention allows the connection of hazardous or contact-relevant areas (vehicle door) to the detector, which is preferably integrated into an ASIC.
  • Hazardous areas are all terminal points such as the closing edges of the door.
  • a detecting wire can be accommodated together with a shield in the sealing materials. Since these are often removed from the actual closing edge, the sensitive area is directed by special arrangement and execution of the shield in this area.
  • Touch-sensitive areas can be start button or other functional elements, as well as the seats of the driver and front passenger.
  • FIG. 2 shows a circuit variant with a body emitter unit BEU arranged in the vehicle handle.
  • the BEU is the interface between the pulse generator and the human being. It provides impulses for awakening, detection and identification to the skin of the human being.
  • the entire unit also includes a proximity sensor, a level shifter, a pulser (high-voltage generator, for example, resonant circuit and / or transformer) and a microcontroller which contains the identification code and further logic (firmware).
  • Body emitter unit BEU in the vehicle is the vehicle
  • FIG. 3 shows a module according to the invention which can realize all the required functions with only a few gate functions.
  • the external components (such as shield and sensor foils or wires) are connected via integrated high-side switches.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a body detector unit BDU in the radio key (so-called remote key).
  • the body detector unit BDU is the interface between human and pulse receiver. They are used to transmit pulses for waking, detecting and identifying to the system in the RemoteKey.
  • the whole unit still has a filter, one as a comparator switched, power-saving operational amplifier, a switch (ZPS).
  • the ZPS wakes the BDÜ, which in turn activates the radio module in the RemoteKey.
  • Body Detector Unit BDU also in the vehicle:
  • Trigger pulses generated by approaching or touching switches and components in a vehicle are detected, evaluated and converted into switching operations by one or more BDUs.
  • BDU in addition to the BDU in the remote key, it can also be used in other switching elements in the vehicle to initiate switching operations when in contact or close to the body (in the seat). For example, it is possible to determine if a driver or passenger is pressing a particular button.
  • FIG. 5 illustrates a preferred circuit implementation of a BDU.
  • a BDU consists of a capacitive pickup, a selective amplifier and a data recovery device.
  • the solution according to the invention uses due to the compelling demand for lowest power consumption and effort (cost, circuit) an arrangement which consists in the core of a power-saving comparator. Its positive input is connected to a reference voltage via a resistor. The negative input is biased so far that the switching threshold is just not reached. Via a capacitor, a parallel resonant circuit is applied, which is connected at one end to ground and at the other end with an advantageous capacitive receiving surface.
  • the resonant circuit is chosen so that it resonates with the output frequency of the BEU and negatively turns on the comparator.
  • an RC element as a filter, so that the input change Selstrom generates a logical zero during its detection. If the input signal pulses according to a specific scheme, this can be interrogated at the output of the comparator as a corresponding data signal (ASK).
  • ASK data signal
  • By selecting different capacitors in the input resonant circuit also different frequencies can be detected. This makes it possible to use other modulation methods (FSK, PSK).
  • the signals are connected to the negative input of the comparator for 2 reasons:
  • the high signal at the output which clearly differs from the shutdown, then indicates readiness for operation and, if no trigger signal has been detected, leads to immediate shutdown.
  • the trigger signal on the outer release foil of a handle has a constant AC voltage level due to the capacitive coupling to the hand extended to it, only at a certain distance to the Handle in the BDU reaches the Weg ⁇ threshold.
  • a passive proximity sensor is additionally used in the invention. in the Interaction with the BDU, which is switched on from a certain distance, can then be achieved in addition, that the switching threshold is reached only with continued approach to the handle, which significantly increases the fault tolerance.
  • the exemplary surfaces for receiving the capacitively transmitted signals are spherical in order in each case to achieve a uniform field coupling, regardless of where the remote control is located on the body of the operator.
  • Body close means also:
  • the user extends his hand in the direction of the door handle, this is detected via the sensor surfaces attached there at a definable distance. From a distance of e.g. 10-15 cm between hand and handle starts a capacitive pulse / data transfer for activation / identification of the handle to the skin of the operator and thus to the entrained RemoteKey.
  • the required authentication can be done as the hand approaches the door handle. If the hand is introduced into the inner region of the handle within a certain period of time, and thus the intention of opening becomes clear, a coded signal is capacitively coupled to the user's skin and / or the door is unlocked.
  • Capacitive signals are detected by the BDU, which then activate the radio module of the RemoteKey via an electronic switch and request the transmission of the radio signal, in the same way as if the corresponding key were operated manually.
  • it can be determined that the intention to open is unique only when the inner side of the handle is in contact.
  • the mechanical (or electrical) locking opens. If the door handle is not actuated, the lock closes after a suitable period of time. The closing process is carried out by pressing the corresponding switch on the RemoteKey. If the trigger no longer receives alternating voltage signals, the remote key returns to a power-saving state (sleep).
  • preparatory measures allowing the later (intended) access, e.g. Awake control electronics from sleep, verify code, enable opening mechanisms (do not unlock yet), switch proximity sensor scan to the inside of the handle.
  • Proximity sensor switches (with door access aids) to closing edge monitoring in order to avoid pinching body parts.
  • Sensor is temporarily switched to the start button and is queried again when it is actuated. Triggering is delivered via the skin of the driver (including seat control) as a capacitive Kas ⁇ field.
  • the remote control in the remote key reacts only if it is also in the interior (Faraday cage). Otherwise, the key was lost when boarding, which can be pointed out.
  • the door opening switch signals that a Aussteigevor ⁇ gang.
  • the sensor After closing the door, the sensor first checks whether the remote key is still in the vehicle. For this purpose, an impulse is sent out via the handle. If a feedback occurs, the driver has the key with him (remember) and the door can be locked automatically. If the radio key is left in the vehicle, the trigger signal can not reach it (Faraday cage).
  • the key can also, as usual, be operated by pressing the keys, since the invention bridges these only needs.

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf ein System sowie dessen Komponenten zur Abwicklung von Signalverarbeitungsabläufen unter Einbeziehung einer zur Präsenzerfassung geeigneten, ggf. nutzerspezifischen synthetischen Aura. Aufgabe der Erfindung ist es, Lösungen anzugeben bei welchen im Rahmen der Realisierung komforterhöhender Schaltungssysteme, insbesondere „Keyless-Access'-Schaltungen auch Handhabungs- und Anwendersicherheitsgewinne synergetisch erreicht werden können. Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein System zur Abwicklung von Signalverarbeitungsabläufen unter Berücksichtigung von bereichsintrusionsindikativen Signalen, wobei dieses System Mittel umfasst, zur Generierung der bereichsintrusionsindikativen Signale auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungseffekte und schaltungstechnisch Vorkehrungen getroffen sind, zur automatischen Ablaufsinitiierung auf Grundlage der bereichsintrusionsindikativen Signale.

Description

System und dessen Komponenten zur Abwicklung von Signalverar- beitungsabläufen unter Einbeziehung einer zur Präsenzerfassung geeigneten synthetischen Aura
Die Erfindung richtet sich auf ein System sowie dessen Komponen¬ ten zur Abwicklung von Signalverarbeitungsabläufen unter Einbe¬ ziehung einer zur Präsenzerfassung geeigneten, ggf. nutzerspezi¬ fischen synthetischen Aura. Weiterhin richtet sich die Erfindung auch auf Signalverarbeitungsverfahren auf Grundlage von hin¬ sichtlich einer Nutzerpräsenz gewonnener indikativer Signale.
Aufgabe der Erfindung ist es, Lösungen anzugeben bei welchen im Rahmen der Realisierung komforterhöhender Schaltungssysteme, insbesondere ,,Keyless-AccessλΛ-Schaltungen auch Handhabungs- und Anwendersicherheitsgewinne synergetisch erreicht werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein System zur Abwicklung von Signalverarbeitungs¬ abläufen unter Berücksichtigung von bereichsintrusionsindikati- ven Signalen, wobei dieses System Mittel umfasst, zur Generie¬ rung der bereichsintrusionsindikativen Signale auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungseffekte und schaltungstechnisch Vorkehrungen getroffen sind, zur automatischen Ablaufsinitiie- rung auf Grundlage der bereichsintrusionsindikativen Signale.
Die Erfindungsgemäße Lösung ermöglicht hierbei insbesondere auf den Schutz von Geräten/Fahrzeugen vor unbefugter Benutzung beispielsweise durch nicht autorisierte Personen, die Erhöhung der Sicherheit von Personen in gefährdungsre¬ levanten Phasen, z.B. Verbesserung der Beleuchtungssituati¬ on durch automatisches Einschalten von bestimmten Fahrzeug- beleuchtungseinrichtungen bei Annäherung)
Absenkung der Verletzungsgefahr im Bereich von Klemmstellen bei Schließkanten, von Fenstern, Türen, Klappen und Verde¬ cken.
Schutz vor Verlust (Verlieren beim Einsteigen) Schutz vor Fehlauslösung (richtige Handhabung, klare Öff¬ nungsabsicht, codierbare Triggerung)
Die Steuerung von Abläufen in Abhängigkeit detektierter Gefahrenbereiche (Warnen, Verlangsamen, Stoppen)
Auf Grundlage der erfindungsgemäßen Lösung wird es möglich schaltungstechnisch vorteilhaft realisierbare „schlüssellose" Zugangsysteme zu schaffen. Diese Zugangssysteme können so realisiert sein, dass diese sich durch einen geringen Strom¬ verbrauch und geringe Systemkosten auszeichnen. Das erfindungs¬ gemäße Konzept ermöglich die Erlangung von (Daten-) Verarbei- tungszeitvorsprüngen und ermöglicht hierdurch die Nutzung relativ langsamer Mechatronik-Komponenten.
Bei herkömmlichen Keyless-Access Systemen erfolgt ein dem Autorisierungsnachweis dienender Signaltransfer üblicherweise funkbasiert.
Auf Grundlage der Erfindung erreichbare Ergebnisse:
Bestehende Funkschlüsselsysteme werden durch die Erfindung komfortabler:
berührungslos weniger Handlungsvorgänge des Benutzers Zusätzlich erhöht sich die Sicherheit in Türnähe durch: erkennen unautorisierter Personen vermeiden von Gefahrensituationen (Einklemmung) Erkennung richtiger Handlungsvoraussetzungen (Start¬ knopf kann nur vom Fahrersitz aus betätigt werden) Nur ein einziger Sensor mit mehreren selektierbaren Elektroden bestimmbare näherungs-/berührungssensitive Bereiche Shield gegenüber Masse
Signalausgabe über Elektrodenfläche (Mehrfachfunktion: entweder Sensor, Masse oder Emitter)
Näherungssensitiv heißt
Annäherung von außen an einen Griff/Bedienknopf etc. Vorbereitende Maßnahme (z.B. Aufwecken Steuergerät) für langsamere und damit kostengünstigere Mechatronik; Positionserkennung (Entfernung(Reichweite) , Innen/Außen- Umschließung)
Triggerung heißt
Überbrückung einer/mehrerer Tastenfunktionen in mitgeführ¬ ten Fernbedienungen (Funkschlüssel) Codierbar (Datenmodulation) Stromsparender Schlafzustand
Systembeschreibung:
Komponenten:
Ident-Annäherungssensor z.B. gemäß der auf die Anmelderin zurückgehenden DE Patentanmeldung DE 103 05 342.5 -52 Erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für Elektrodensteue¬ rung Body-Emitter-Ünit (BEU) und Body-Detector-Unit (BDU)
Ein besonderer synergetischer Effekt wird durch das erfindungs¬ gemäße Konzept erreicht, indem die Präsenzerfassungstechnik zugleich dem Datentransfer dient. Mit den bei Vorliegen des Präsenz-Zustandes übertragenen Daten können Schaltungsabläufe auf der Seite des detektierten Objektes veranlasst werden. Diese Schaltungsabläufe können Signalgenerierungsabläufe sein, die andere physikalische Wirkungen zur Bewerkstelligung einer Signalübertragung nutzen. Konkret kann im Rahmen der Erfassung der hinreichenden, oder anderweitige Kriterien erfüllenden Präsenz der Gliedmaßen eines Anwenders in einem Griffbereich eines Fahrzeuges über das Erfassungssystem ein anwenderseitig geführter Funkschlüssel angesteuert werden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines Türgriffes mit mehreren Elektrodeneinrichtungen zur Erfassung hinsichtlich des Eindringens in den Um¬ gebungsbereich des Griffes intrusionsindikativer und zudem einen Autorisierungsnachweis ermöglichender Sig¬ nale; Figur 2 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Aufbaus einer griffseitig vorgesehenen Variante einer zur Ausgabe von Signalsequenzen vorgesehenen Emitter ünit;
Figur 3 eine weitere Prinzipskizze zur Erläuterung eines bevorzugten Aufbaus der Emitter ünit;
Figur 4 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Aufbaus einer schlüsselseitigvorgesehenen Detektor ünit zum Empfang eines für die weitere Initiierung von Schlüsselfunkti¬ onen vorgesehenen Signals;
Figur 5 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Fernbedienung mit kapazitiver Reso¬ nanzaktivierung;
Figur 6 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Funktionsweise eines unter Einschluss der erfindungs¬ gemäßen Technik realisierten Türveriegelungssystems;
Figur 7 eine weitere Prinzipskizze zur Erläuterung des Einsat¬ zes der der erfindungsgemäßen Technik in Verbindung mit einem klassischen Funkschlüssel;
Figur 1 zeigt eine Variante einer erfindungsgemäßen Schaltungs¬ anordnung für die Elektrodenansteuerung einer Fahrzeug- Türgriffeinrichtung mit einem integrierten „Sandwich-Sensor". Kapazitive Felder können insbesondere über isolierte und vor¬ zugsweise nicht geerdete Elektrodensysteme detektiert werden die durch leitfähige Bauteile an sich, oder Folienflächen und/oder auch durch Drahtstrecken gebildet sind. Der Sandwich Sensor umfasst drei Folien (Außen, Shield, Innen) , sowie eine Umschalt¬ einrichtung (z.B. el. Wechselschalter) zum umschalten zwischen einer Außen- und Innen- abfrage, die jeweils eine Folie dem Detektor zuführt, während die andere Folie an Masse gelegt wird. Die dazwischenliegende Shield-Folie wird vom Sensor über einen Shield-Driver gleichphasig angesteuert. Eine zusätzliche Um¬ schalteinrichtung erlaubt die Ansteuerung der Body-Emitter-Unit. Diese erzeugt dann über die ausgewählte Folie ein Wechselstrom¬ signal geringer Stromstärke mit hohem Spannungspegel (ab 80vpp) welches mit Daten moduliert werden kann (z.B. ASK, FSK, (Q- ) PSK) . Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung die Anschaltung gefährdungs- oder berührungsrelevanter Bereiche (Fahrzeugtür) an den vorzugsweise in einen ASIC integrierten Detektor. Gefährdungsrelevante Bereiche sind alle Klemmstellen z.B. die Schließkanten der Tür. Vorzugsweise kann ein detektie- render Draht zusammen mit einem Shield in den Dichtungsmateria¬ lien untergebracht sein. Da diese häufig von der eigentlichen Schließkante entfernt sind, wird der sensitive Bereich durch besondere Anordnung und Ausführung des Shields in diesen Bereich gelenkt. Berührungssensitive Bereiche können Startknopf oder andere Funktionselemente sein, sowie die Sitzflächen von Fahrer und Beifahrer.
Die besondere Schaltungsanordnung macht es möglich, dass die genannten Elemente entweder zur Annäherungs- bzw. Berührungsde- tektion und/oder zur Aussendung von Aktivierungssignalen der BEU zu verwenden. Damit soll sichergestellt sein, dass anders als bei bekannten Transpondersystemen Bedienvorgänge immer die Folge menschlicher Handlungen sind, wie Greifen, Ziehen, Setzen, Drücken usw. Figur 2 zeigt eine Schaltungsvariante mit einer im Fahrzeuggriff angeordneten Body-Emitter-Unit BEU. Die BEU ist die Schnittstel¬ le zwischen Impulsgeber und dem Menschen. Über sie werden Impulse zum Wecken, Detektieren und Identifizieren an die Haut des Menschen übergeben. Zur gesamten Einheit gehört noch ein Näherungssensor, ein Pegelshifter, ein Pulser (Hochspannungser¬ zeuger z.B. Resonanzkreis und/oder Trafo) und ein Microcontrol¬ ler, welcher den Identifikationscode und weitere Logik (Firmwa¬ re) beinhaltet.
Body-Emitter-Unit BEU im Fahrzeug:
Zusätzlich ist es möglich, in Schaltern und Bedienelementen separate BEUs unterzubringen, die beispielsweise auch taktil, also beim Schaltvorgang aktiviert werden können. Das Aktivie¬ rungssignal wird dann über die Haut des Bedieners kapazitiv an eine BDU geführt und entweder dort oder in einem Steuergerät ausgewertet.
Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Baustein, der mit nur wenigen Gatterfunktionen alle erforderlichen Funktionen reali¬ sieren kann. Die Anschaltung der externen Komponenten (wie Shield- und Sensorfolien oder —Drähte) erfolgt über integrierte High-Side-Schalter.
Figur 4 zeigt eine Schemadarstellung einer Body-Detektor-Unit BDU im Funkschlüssel (sog. RemoteKey) . Die Body-Detektor-Unit BDU ist die Schnittstelle zwischen Mensch und Impulsempfänger. Über sie werden Impulse zum Wecken, Detektieren und Identifizie¬ ren an das System im RemoteKey übergeben.
Zur gesamten Einheit gehört noch ein Filter, ein als Komparator geschalteter, stromsparender Operationsverstärker, ein Schalter (ZPS) . Der ZPS weckt die BDÜ, die wiederum das Funkmodul im RemoteKey aktiviert.
Body-Detektor-Unit BDU auch im Fahrzeug:
Durch Annäherung oder Berührung von Schaltern und Komponenten in einem Fahrzeug generierte Triggerimpulse werden von ei¬ ner/mehreren BDU erfasst, ausgewertet und in Schaltvorgänge umgesetzt. Außer der BDU im Funkschlüssel kann diese auch in anderen Schaltelementen im Fahrzeug verwendet werden um bei Berührung oder Körpernähe (im Sitz) Schaltvorgänge einzuleiten. So ist es beispielsweise möglich, festzustellen, ob ein Fahrer oder ein Beifahrer einen bestimmten Knopf betätigt.
Figur 5 veranschaulicht eine bevorzugte schaltungstechnische Realisierung einer BDU. Grundsätzlich besteht eine BDU aus einem kapazitivem Aufnehmer, einem selektivem Verstärker und einer Datenrückgewinnungseinrichtung. Zur Realisierung bieten sich zahlreiche Varianten an. Die erfindungsgemäße Lösung verwendet aufgrund der zwingenden Forderung nach geringstem Stromverbrauch und Aufwand (Kosten, Schaltung) eine Anordnung, welche im Kern aus einem stromsparenden Komparator besteht. Sein positiver Eingang wird über einen Widerstand mit einer Referenzspannung verbunden. Der negative Eingang wird soweit vorgespannt, dass die Schaltschwelle gerade noch nicht erreicht wird. Über einen Kondensator ist ein Parallelschwingkreis angelegt, der an einem Ende mit Masse und am anderen Ende mit einer vorteilhaften kapazitiven Aufnahmefläche verbunden ist. Der Schwingkreis ist so gewählt, dass er mit der Ausgabefrequenz der BEU in Resonanz ist und den Komparator negativ durchschaltet. An dessen Ausgang befindet sich ein RC-Glied als Filter, so dass der Eingangswech- selstrom während seiner Detektierung eine logische Null erzeugt. Pulsiert das Eingangssignal nach einem bestimmten Schema, so kann dies am Ausgang des Komparators als entsprechendes Daten¬ signal abgefragt werden (ASK) . Durch Auswahl verschiedener Kondensatoren im Eingangsschwingkreis können auch verschiedene Frequenzen detektiert werden. Damit lassen sich andere Modulati¬ onsverfahren anwenden (FSK, PSK) . Die Anschaltung der Signale an den negativen Eingang des Komparators erfolgt aus 2 Gründen:
1. soll verhindert werden, dass das Ausgangssignal sich auf den Eingang zurückkoppelt und so die Anordnung in Schwingung gerät.
2. kann zur weiteren Stromeinsparung der Komparator zyklisch ein- und ausgeschaltet werden.
Das sich von der Abschaltung deutlich unterscheidende High- Signal am Ausgang zeigt dann die Arbeitsbereitschaft an und führt, wenn kein Triggersignal nachgewiesen wurde, zur soforti¬ gen Abschaltung.
Da der Eingangspegel für die Triggerschwelle entscheidend ist, lässt sich eine Annäherungsdetektion auch auf einfache Weise feststellen: Das Triggersignal an der äußeren Abgabefolie eines Griffes hat einen konstanten Wechselspannungspegel, der aufgrund der kapazitiven Kopplung zu der zu ihm ausgestreckten Hand, erst bei einem bestimmtem Abstand zum Griff in der BDU die Schalt¬ schwelle erreicht. Somit wäre eine Annäherung auch ohne explizit aufgebautem Annäherungssensor feststellbar, da anschließend von der aktivierten Fernbedienung ein Funksignal ausgesendet wird, das den Vorgang bestätigt. Unbekannte Personen können mit dieser Lösung jedoch nicht erkannt werden. Deshalb wird in der Erfin¬ dung zusätzlich ein passiver Annäherungssensor verwendet. Im Zusammenspiel mit der BDU, die ab einem bestimmten Abstand eingeschaltet wird, kann dann zusätzlich erreicht werden, dass die Schaltschwelle erst bei fortgesetzter Annäherung an den Griff erreicht wird, was die Fehlertoleranz erheblich erhöht.
Der höchste Pegel wird natürlich beim Berühren des Griffs übertragen, weil dort die kapazitive Kopplung am Größten ist. Grundsätzlich eignet sich eine derartige Schaltung auch für den Einbau in Schließzylinder stationärer Türen. Anstelle eines Funkschalters kann dort eine Logik angebracht sein, die das Schloss entriegelt. Ein Bediener könnte dann eine BEU mit entsprechendem Zugangscode mit sich führen.
Als weitere Besonderheit sind die beispielhaften Flächen für die Aufnahme der kapazitiv übertragenen Signale kugelförmig ausge¬ führt, um im jeden Falle eine gleichmäßige Feldeinkopplung zu erreichen, egal wo sich die Fernbedienung am Körper des Bedie¬ ners befindet. Eine strukturierte oder aufgerauhte (und damit vergrößerte) Oberfläche k um bei gleichem Volumen die kapazitive Kopplung zu verbessern,
Die Arbeitsweise erfindungsgemäßen Systems ist in den Figuren 6 und 7 weiter veranschaulicht. Der Benutzer eines PKW nähert sich dem PKW. Er trägt einen klassischen RemoteKey bei sich, der durch eine Body-Detector-Unit (BDU) ergänzt wurde, körpernah bei sich.
Körpernah bedeutet auch:
in der Brieftasche, die in der Kleidung (Hose, Jacke, Man¬ tel) steckt; in einer mitgeführten Tasche (Damenhandtasche, Aktentasche, Rucksack ) .
Streckt der Benutzer die Hand in Richtung Türgriff, wird dies über die dort angebrachten Sensorflächen ab einer bestimmbaren Entfernung detektiert. Ab einer Distanz von z.B. 10-15 cm zwischen Hand und Griff startet ein kapazitiver Puls/Datentransfer zur Aktivierung/Identifizierung vom Griff zur Haut des Bedieners und damit zum mitgeführten RemoteKey. Die erforderliche Authentifizierung kann so schon während die Hand sich dem Türgriff weiter nähert erfolgen. Wird die Hand inner¬ halb einer Zeitspanne in den inneren Bereich des Griffes einge¬ führt und damit die Absicht des Öffnens eindeutig, so wird ein codiertes Signal kapazitiv auf die Haut des Benutzers gekoppelt und/oder die Tür entriegelt. Kapazitive Signale werden von der BDU erkannt, die dann über einen elektronischen Schalter das Funkmodul des RemoteKey aktivieren und zum Aussenden des Funk¬ signals auffordern, in gleicher Weise, als wenn die entsprechen¬ de Taste von Hand betätigt würde. Alternativ kann bestimmt werden, dass die Öffnungsabsicht erst bei Berührung der Innen¬ seite des Griffes eindeutig ist. Die mechanische (oder elektri¬ sche) Verriegelung öffnet. Wird der Türgriff nicht betätigt, schließt die Verriegelung nach einer geeigneten Zeitspanne. Der Schließvorgang erfolgt durch Betätigen des entsprechenden Schalters am RemoteKey. Empfängt der Trigger keine Wechselspan¬ nungssignale mehr, geht der Funkschlüssel wieder in einen stromsparenden Zustand, (sleep)
Durch die Kombination der Erfindung und klassischen Funkfernbe¬ dienungen bleibt deren bekannte Funktionalität und damit die Bedienung über eine Distanz von bis zu 20m möglich.
1. Zugangsabsicht in ein Kfz (oder durch eine mit der Vorrich- tung versehene stationäre Tür)
Annäherungssensor im Türgriff nach außen geschaltet, Annäherung einer Hand an den Griff erfolgt, Wechselspannungs-Triggersignal wird abgegeben (evtl. mit Daten beaufschlagt) .
Fall a) keine Antwort auf dem bestimmungsgemäßem Signalweg (z.B. per Funk), Folge: unbekannte Person in unmittelbarer Nähe (Licht einschalten, Warnton abgeben, Bildaufzeichnung starten)
Fall b) erwartete Antwort auf bestimmungsgemäßem Signalweg, Folge: vorbereitende Maßnahmen, die den späteren (gewollten) Zugang ermöglichen, z.B. Steuer-Elektronik aus Schlafzustand wecken, Code verifizieren, Öffnungsmechanismen aktivieren (noch nicht entriegeln) , Annäherungssensorabfrage auf die Innenseite des Griffes umschalten.
Fall bl) Person entfernt sich wieder, Folge,: ein Timer läuft ab, System bleibt verriegelt, Annäherungssensor nach außen schalten, System geht in Stromsparzustand.
Fall b2) Sensor erkennt Öffnungsabsicht (Annäherung innen im Griff), Folge: Entriegelung erfolgt (ungeprüft oder durch erneute Triggerung der Fernbedienung) ,
2. Nach dem Einsteigen
Annäherungssensor schaltet (bei Türzuziehhilfen) auf Schließkan¬ tenüberwachung um Einklemmen von Körperteilen zu vermeiden.
3. Beim Betätigen automatischer Fensterheber überwachen der Schließkanten um Einklemmen von Körperteilen zu vermeiden. 4. Beim Starten
Sensor wird temporär auf den Startknopf geschaltet und wird bei dessen Betätigung erneut abgefragt. Triggerung wird über die Haut des Fahrers (inkl. Sitzkontrolle) als kapazitives Wechsel¬ feld abgegeben. Der Fernbedienung im Funkschlüssel reagiert nur, wenn sie sich ebenfalls im Innenraum befindet (Faradayscher Käfig) . Ansonsten ging der Schlüssel beim Einsteigen verloren, worauf hingewiesen werden kann.
5. Beim Aussteigen
Der Türöffnungsschalter signalisiert, dass einen Aussteigevor¬ gang. Nach dem Schließen der Tür prüft der Sensor zuerst, ob der Funkschlüssel (RemoteKey) noch im Fahrzeug ist. Hierzu wird ein Impuls über den Griff ausgesandt. Erfolgt eine Rückmeldung, so hat der Fahrer den Schlüssel bei sich (nicht vergessen) und die Tür kann automatisch verriegelt werden. Würde der Funkschlüssel im Fahrzeug gelassen, kann ihn das Triggersignal nicht erreichen (Faradayscher Käfig) .
6. Standard Arbeitsweise
Der Schlüssel kann auch, wie gewohnt, durch Drücken der Tasten bedient werden, da die Erfindung diese nur bedarfsgerecht überbrückt.

Claims

Patentansprüche
1. Remote-Key Access System mit:
- einem Funkschlüssels der durch eine Schaltereinrichtung zur Ausgabe eines Funksignals aktivierbar ist, und
- einer im Bereich des Funkschlüssels ausgebildeten Signalverar¬ beitungseinrichtung zur Ansteuerung der Schaltereinrichtung,
- wobei die Signalverarbeitungseinrichtung eine Empfangseinrich¬ tung umfasst zum Empfang einer Signalsequenz die über ein moduliertes elektrisches Wechselfeld in einen Anwender einkop- pelbar ist welcher den Funkschlüssel trägt, wobei ferner die Signalverarbeitungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass diese die Ansteuerung der Schaltereinrichtung in Abhängigkeit von einem Dateninhalt vornimmt, der aus der empfangenen Signal¬ sequenz extrahierbar ist.
2. Remote-Key Access System mit einer anwenderseitig zu führen¬ den Schaltungseinrichtung und einer fahrzeugseitig vorgesehenen Schaltungseinrichtung, wobei die beiden Schaltungseinrichtungen derart ausgebildet sind, dass bei Eindringen von Gliedmaßen eines Anwenders in einen, hinsichtlich einer Schaltungsab¬ laufsteuerung relevanten Bereich, ein Schaltsignal generiert wird und basierend auf diesem Schaltsignal die Abarbeitung einer Autorisierungsroutine zur Übermittlung einer dem Autorisierungs- nachweis dienenden Signalsequenz zur fahrzeugseitigen Schaltung hin initiiert wird.
3. Remote-Key Acces System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass im fahrzeugseitigen Bereich mehrere Elektrodeneinrich- tungen vorgesehen sind, wobei wenigstens eine dieser Elektroden derart vorgesehen ist, dass über diese eine Präsenzdetektion von Gliedmaßen eines Lebewesens in gefährdungsrelevanten Bereichen ermöglicht ist.
4. -System zur Abwicklung von Signalverarbeitungsabläufen unter Berücksichtigung von bereichsintrusionsindikativen Signalen, wobei dieses System Mittel umfasst, zur Generierung der bereich¬ sintrusionsindikativen Signale auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungseffekte und schaltungstechnisch Vorkehrungen getroffen sind, zur automatischen Ablaufsinitiierung auf Grund¬ lage der bereichsintrusionsindikativen Signale.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Elektrodeneinrichtung umfasst, zur Generierung eines modulierten, quasistatischen elektrischen Feldes sowie zur Gewinnung des bereichsintrusionsindikativen Signales im Weg von Wechselwirkungseffekten die durch jenes modulierte quasistati¬ sche elektrische Feld verursacht sind.
Wolfgang Richter
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