JP2003522952A - 車両データ伝送装置 - Google Patents

車両データ伝送装置

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JP2003522952A JP2001558752A JP2001558752A JP2003522952A JP 2003522952 A JP2003522952 A JP 2003522952A JP 2001558752 A JP2001558752 A JP 2001558752A JP 2001558752 A JP2001558752 A JP 2001558752A JP 2003522952 A JP2003522952 A JP 2003522952A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は車両内のデータ伝送、および／または車両内および車両に接する個所に設けられた第１の送受信ユニット（１）と少なくともトランスポンダユニット内に設けられた第２の送受信ユニット（２）とのあいだでデータ伝送を行い、その際に第２の送受信ユニットと車両との空間的位置関係が任意または可変である車両データ伝送装置に関する。ここで第１の送受信ユニット（１）は距離測定のために構成されているレーダーユニットであって、このユニットに２チャネルのデータ伝送システムが拡張されており、第２の送受信ユニット（２）も同様に２チャネルのデータ伝送ユニットであり、データ伝送システムの２チャネル通信用のマイクロ波周波数ｆ１，ｆ２はその差｜ｆ１−ｆ２｜が第１の送受信ユニット（１）および第２の送受信ユニット（２）の受信部の各ヘテロダイン受信機における市販のモジュールで処理可能な中間周波数ｆＺＦを形成するように選定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明は車両内のデータ伝送、および／または車両内および車両に接する個所
に設けられた第１の送受信ユニットと少なくともトランスポンダユニットの設け
られた第２の送受信ユニットとのあいだでデータ伝送を行い、その際に第２の送
受信ユニットと車両との空間的位置関係が任意または可変である車両データ伝送
装置に関する。
【０００２】 この種の装置は、IEEE Transactions on Industrial Electronics, 35, No.2,
May.1998, "Keyless Entry System with Radio Card Transponder"に記載され
ている。公知のデータ伝送システムは、車両の例えば外部ミラーまたはバンパに
取り付けられたインダクティブループを介して符号化された問い合わせシーケン
スをクレジットカード大のカードに収容されているトランスポンダへ伝送する。
このトランスポンダはこれに応じてアンテナを介して応答シーケンスを出力する
。ここで使用される送信周波数は数１００ｋＨｚの領域にある。
【０００３】 一般に車両へのアクセス資格認証に対してこんにちでは従来の通常の機械的キ
ーが赤外線または無線信号を介した無線操作を行う電子装置に置き換えられるよ
うになってきている。また始動資格認証に対してもますます電子的に符号化され
たキーが使用されるようになってきている。
【０００４】 車両とインフラストラクチャインスタレーション、例えば道路利用料金の収受
施設とのあいだの通信システムも公知である。
【０００５】 車両に設けられるレーダー距離測定システムも公知であり、このシステムはギ
ガヘルツ領域で動作し、車両の少なくとも一方側に車両と障害物（例えば先行車
両または駐車車両）とのあいだの距離および相対速度を測定するためのレーダー
センサを有している。
【０００６】 本発明の課題と利点 本発明の課題は、距離測定のために車両内に設けられているレーダー伝送チャ
ネルを簡単に別のデータ伝送機能のために利用できるようにし、有効であると見
なされるデータ交換のみに関連させることである。その際に一方では従来の個別
のレーダーシステムおよびデータ伝送システムに対する製造コストの低減を達成
し、他方では車両と１つまたは複数のトランスポンダとのあいだの伝送確実性を
高める。
【０００７】 これにより上述の課題を解決するために、車両と少なくとも１つのトランスポ
ンダとのあいだに無線コネクションが形成される。各送受信ユニットに２チャネ
ルのデータ伝送ユニットが設けられることにより、同時に確実性の簡単に向上す
る。２チャネル通信用のマイクロ波周波数はその差が中間周波数となり、市販入
手可能な第１の送受信ユニット１および第２の送受信ユニットの受信部のヘテロ
ダイン受信機のモジュールで処理可能となるように選定されている。
【０００８】 問題となるのはここで送受信アンテナの相互の配置関係である。なぜならトラ
ンスポンダの空間的位置、例えばキー（英：キーフォブ）と車両との位置は任意
に変化するからである。例えばキーはドライバーのスラックスのポケットに入っ
ている。
【０００９】 この問題を解決するために車両センサで直線偏波のアンテナを使用し、トラン
スポンダで円偏波のアンテナを使用すれば、２つの直線偏波アンテナを使用して
相互の偏波方向が９０°であるときに生じる伝送信号の理論上無限大の減衰度が
回避される。
【００１０】 さらにトランスポンダ（キー）ではできる限り円形の全方位の方向特性を有す
る１つまたは複数のアンテナが使用される。
【００１１】 距離測定および速度測定に使用される車両レーダーセンサには２チャネルのデ
ータ伝送装置が拡張される。このシステムは“キーレスエントリ”アプリケーシ
ョン用のキーとのローカル通信、料金収受施設との通信、テレマティークアプリ
ケーションまたは他のリモートコントロールアプリケーションのために使用され
る。
【００１２】 ここで２つの送受信機は発振器信号（ＬＯ信号）を受信時のダウンコンバート
に使用できるように構成されている。送受信周波数はその周波数オフセットによ
り、使用される周波数帯域の帯域限界値が得られるように選定される。したがっ
て周波数安定化は車両側またはトランスポンダ側のいずれか一方のみでしか必要
ない。このため市販で入手可能なモジュールを使用可能であり、データ伝送シス
テム全体を低コストで実現することができる。
【００１３】 以下に本発明の伝送装置を添付図に示した有利な実施例に則して詳細に説明す
る。
【００１４】 図面 図１にはブロック回路図のかたちで本発明のデータ伝送装置の第１の実施例が
示されている。ここではトランスポンダ側がＡＦＣ回路を有しており、この回路
は発振器の周波数で中間周波数が一定に保持されるように駆動される。発振器は
例えば誘電体共振形発振器ＤＲＯ（dielektrischer Resonanzoszillator）であ
る。
【００１５】 図２にはブロック回路図のかたちで本発明の第２の実施例が示されている。こ
こでは誘電体共振形発振器ＤＲＯの周波数ドリフトに起因して変動する中間周波
数が受信分岐に可変のＬＯ信号を形成することにより補償される。このＬＯ信号
により中間周波数はより低い一定の中間周波数へダウンコンバートされる。
【００１６】 図３には表のかたちでフィールドとアンテナのあいだの偏波状態が異なるため
に発生する付加的な減衰度が示されている。
【００１７】 図４には方向性結合器を備えた送受信アンテナが示されている。
【００１８】 図５にはブロック回路図のかたちで車両内に存在するデータ伝送装置のうち既
存の車両レーダーセンサ内に組み込まれる部分が示されている。
【００１９】 実施例 図１にはブロック回路図で本発明の２チャネルデータ伝送装置の第１の実施例
が示されている。一点鎖線の左側に示されているのは第１の送受信ユニット１で
あり、右側に示されているのは第２の送受信ユニット２である。車両内または車
両に接する位置に設けられた第１の送受信ユニット１は誘電体共振形発振器ＤＲ
Ｏ１０を有しており、その発振器周波数ｆ１（第１の周波数）は送信変調器１１
により符号化周波数と重畳されて振幅シフトキーイング変調ＡＳＫのかたちで変
調される。これに代えて周波数シフトキーイング変調ＦＳＫまたは位相シフトキ
ーイング変調ＰＳＫを使用してもよい。受信分岐には混合器１２、ローパスフィ
ルタ１３、復調器１４から成るヘテロダイン受信機が設けられている。第１の送
受信ユニット１の第１のアンテナ１５は送信アンテナであり、これが周波数ｆ１ の信号を送信する。第２のアンテナ１６は受信アンテナであり、これはトランス
ポンダから周波数ｆ２の信号を受信する。混合器１２は周波数ｆ２の信号とＤＲ
Ｏ１０からの送信周波数ｆ１とを混合し、その差｜ｆ１−ｆ２｜からローパスフ
ィルタ１３でのフィルタリング後に中間周波数ｆＺＦを形成する。中間周波数ｆ ＺＦ の状態で存在する受信信号は復調器１４によって復調される。ここで２つの
周波数ｆ１，ｆ２はその差｜ｆ１−ｆ２｜つまり中間周波数ｆＺＦが低コストで
入手可能な標準的モジュールで処理可能となるように選定される。
【００２０】 誘電体共振器ＤＲを備えたマイクロ波発振器を一般的かつ低コストに実現する
ので、安定化の措置が講じられない場合には所定の周波数ドリフトが発生する。
このために送受信周波数に対して帯域限界値への安全距離を選択し、ここから所
定の周波数オフセットひいては中間周波数ｆＺＦを得る。
【００２１】 トランスポンダ側では第２の送受信ユニット２の送信分岐に同様に誘電体共振
形発振器ＤＲＯ２０および送信周波数を変調する変調器２１が設けられている。
ＤＲＯ２０で形成され変調器２１で変調された送信周波数ｆ２は出力分配器を介
して第２の送受信ユニット２の送信アンテナ２６へ達する。第２の送受信ユニッ
ト２の受信部では同様にヘテロダイン受信機が設けられており、これは混合器２
２、ローパスフィルタ２３、および復調器２４から成る。混合器２２ではＤＲＯ
２０の周波数ｆ２と第１の送受信ユニット１から受信された変調信号ｆ１とがダ
ウンコンバートされる。これにより中間周波数ｆＺＦ＝｜ｆ１−ｆ２｜が得られ
、これがローパスフィルタ１３でのローパスフィルタリング後に復調器２４で復
調される。
【００２２】 第２の送受信ユニット２の送信分岐が送信を行い、第１の送受信ユニット１の
受信分岐が受信をする逆のケースも同様に機能する。これによりフルデュプレク
ス動作が可能であり、送受信ユニット１、２のどちらもアクティブとなることが
できる。
【００２３】 ２つの送受信ユニットのあいだの唯一の相違点は一方が周波数制御を行うとい
うことである。これによりＤＲＯの使用に起因する周波数オフセットが補償され
、中間周波数が一定に保持される。図１の実施例では第２の送受信ユニット２は
トランスポンダ側にＡＦＣ回路２７を有しており、この回路はＤＲＯ２０を周波
数ｆ２で“引っ張り”、中間周波数ｆＺＦが一定に保持されるようにする。これ
により第２の送受信ユニット２のＤＲＯ２０は車両側の第１のＤＲＯ１０の周波
数ドリフトに関連する。
【００２４】 図２に示されている実施例は図１に示されている上述の実施例と同一のケース
の車両側を示したものである。トランスポンダ側の第２の送受信ユニット２の受
信部のみ図１の手段に対して修正されている。ＤＲＯ１０、２０により変動する
中間周波数ｆＺＦは、図２によれば制御されず、これに代えて可変のローカル発
振器信号ｆＬＯにより一定のより低い中間周波数ｆＺＦ２へダウンコンバートさ
れる。このために付加的にローカル発振器２８、混合器３０、およびローパスフ
ィルタ２９が使用される。
【００２５】 以下に第１の送受信ユニットおよび第２の送受信ユニットの送受信アンテナ１
５、１６、２７、２６を構成した場合の問題点を図３に則して説明する。
【００２６】 通常は無銭伝送システムでは送受信側で同じ偏波状態（たいていは直線偏波）
のアンテナが用いられる。例えば２つのダイポールが使用される場合、平行な配
向のとき受信ダイポールで最大の信号強度が得られ、減衰度が０ｄＢとなる。２
つのダイポールが相互に９０°回転した状態であれば、減衰度は理論的には無限
大となる。この２つのケースは図３の表から明らかである。ただしアンテナの周
囲ではつねに幾分かの反射が発生しているので、実際には弱い信号が受信される
ことがある。
【００２７】 一方のアンテナが円偏波（右旋の円偏波または左旋の円偏波）しており、他方
のアンテナが直線偏波している場合、信号の減衰度は最良でも３ｄＢほどであり
、これはアンテナが結合方向に対して垂直な平面でどの程度回転されているかに
依存する。
【００２８】 ２つのアンテナが円偏波されておらず、つまり円ビームを送信しないアンテナ
が他方のアンテナに対向する方向で配向されている場合、反射により、円偏波の
回転方向は逆となり、減衰度は理論的に無限大となる。
【００２９】 本発明のデータ伝送装置によって可能となる“パッシブエントリ”システムは
車両の位置を空間的に固定であると見なしているが、トランスポンダの車両に対
する配向状態は任意であるので、一方では直線偏波、他方では円偏波が使用され
る。これにより理論的に無限大の減衰度となるケースは生じない。本発明によれ
ば“パッシブエントリ”システムはマイクロ波領域で実現される。その場合車両
内の高周波数のフロントエンドには例えば直線偏波のパッチアンテナが設けられ
、トランスポンダを有するキー内で１つまたは複数の円偏波のパッチアンテナか
ら成るアレイが使用される。これにより最良の無線ビーム特性が得られる。
【００３０】 図１、図２に概略的に示されている手段、すなわち受信アンテナから分離され
た各送信アンテナが第１の送受信ユニット１および第２の送受信ユニット２の両
側に設けられている構成に基づいて、方向性結合器を備えたいわゆるモノスタテ
ィック手段が使用される。この手段が図４に示されている。受信分岐は方向性結
合器を介して送信分岐に結合されており、送受信アンテナは２つの分岐で共通で
ある。
【００３１】 図５には車両側に実現されたデータ伝送装置が示されている。この装置は既存
の車両レーダーセンサと組み合わされている。“データ伝送”の駆動モードで２
つの高速スイッチＨＳＳ１、ＨＳＳ２が閉じられる。これらのスイッチはメモリ
スイッチングダイオードによって駆動されるのではなく、直流電圧によって駆動
される。データ伝送装置の残りの機能ブロックは図１、図２の送受信ユニット１
のコンポーネントと同じである。
【００３２】 必要なＡＦＣ回路（図１、図２）はトランスポンダすなわち第２の送受信ユニ
ット２内に組み込まれている。つまりこの回路は“キーフォブ”として道路標識
などに組み込まれているのである。これはトランスポンダ内の当該の第２の送受
信ユニット２には自動周波数制御ＡＦＣを遮断すべきレーダー駆動モードが設け
られていないからである。
【００３３】 組み合わされたレーダー／データ伝送システムを使用することにより、一方で
は従来の個別のシステムに比べて製造時のコスト低減が達成され、他方では車両
とトランスポンダとのあいだの伝送の確実性が高められる。有利には２つの送受
信ユニットに対して低コストの標準モジュールで処理可能な共通の中間周波数を
実現することにより、本発明で提案されるデータ伝送装置は簡単かつ低コストに
既存の車両レーダーシステムに組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のデータ伝送装置の第１の実施例のブロック回路図である。
【図２】 本発明のデータ伝送装置の第２の実施例のブロック回路図である。
【図３】 付加的な減衰度を示す表である。
【図４】 方向性結合器を備えた送受信アンテナを示す図である。
【図５】 データ伝送装置の一部のブロック回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 27/10 Ｈ０４Ｌ 27/10 Ｚ 27/18 27/18 Ｚ (72)発明者 スラヴァ ティホフスキー ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ヴ ィトマイアー シュトラーセ 49 (72)発明者 シュテファン ガイアー ドイツ連邦共和国 シュツツトガルト ハ ルフガルテン 24 (72)発明者 エルマー ギーラー ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト−ハ ウゼン バイ デン ゲルテン 18 (72)発明者 ピーター クロウハースト オーストラリア国 ヴィクトリア メルボ ルン ファーンリー アヴェニュー ロウ ヴィル ９ Ｆターム(参考） 5J070 AA04 AB07 AC02 AD15 AD16 AF03 AH26 AK21 AK27 BC12 BD03 5K004 AA03 AA04 AA05 DE00 DG04 EF00 EH00 FF00 FH08 5K022 DD04 DD05

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両内のデータ伝送、および／または車両内または車両に接
    する個所に設けられた第１の送受信ユニット（１）と少なくともトランスポンダ
    ユニット内に設けられた第２の送受信ユニット（２）とのあいだのデータ伝送を
    行い、 第２の送受信ユニットと車両との空間的位置関係が任意または可変である、 車両データ伝送装置において、 第１の送受信ユニット（１）は距離測定のために構成されたレーダーユニット
    であって、該ユニットには２チャネルのデータ伝送システムが拡張されており、
    第２の送受信ユニット（２）も同様に２チャネルのデータ伝送ユニットであり、 データ伝送システムの２チャネル通信用のマイクロ波周波数ｆ１，ｆ２は、そ
    の差｜ｆ１−ｆ２｜が第１の送受信ユニット（１）および第２の送受信ユニット
    （２）の受信部の各ヘテロダイン受信機における市販のモジュールで処理可能な
    中間周波数ｆＺＦを形成するように選定されている、 ことを特徴とする車両データ伝送装置。
  2. 【請求項２】 第１の送受信ユニット（１）または第２の送受信ユニット（
    ２）の側の１つまたは複数の送受信アンテナ（１５，１６；２６，２５）が円偏
    波されており、他方の送受信ユニット（２；１）側の対応する１つまたは複数の
    送受信アンテナ（２６，２５；１５，１６）は直線偏波されている、請求項１記
    載のデータ伝送装置。
  3. 【請求項３】 トランスポンダ側の１つまたは複数のアンテナは円偏波され
    ている、請求項２記載のデータ伝送装置。
  4. 【請求項４】 トランスポンダ側の１つまたは複数のアンテナは球状の方向
    特性を有している、請求項２または３記載のデータ伝送装置。
  5. 【請求項５】 トランスポンダユニットは車両キーのモジュールである、請
    求項１から４までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  6. 【請求項６】 車両への“キーレスエントリ”用の車両キーは車両とトラン
    スポンダとのあいだのデータ伝送により伝送されるＩＤ識別信号に基づいて構成
    されている、請求項５記載のデータ伝送装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つのトランスポンダユニットが料金収受施設に
    設けられているか、またはテレマティークアプリケーションまたはリモートコン
    トロールアプリケーションのために設けられている、請求項１から６までのいず
    れか１項記載のデータ伝送装置。
  8. 【請求項８】 ２つの送受信ユニット（１，２）の送信機および受信機は送
    信周波数ｆ１，ｆ２が受信時に受信周波数をダウンコンバートする混合器（１２
    ，２２）用のローカル発振器周波数としても使用されるように構成されている、
    請求項１から７までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  9. 【請求項９】 ２つの送受信ユニット（１，２）の送信周波数および受信周
    波数ｆ１，ｆ２はその周波数オフセットに使用される周波数帯域の帯域限界値が
    含まれるように選定されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のデー
    タ伝送装置。
  10. 【請求項１０】 ２つの送受信ユニット（１，２）のマイクロ波発振器（１
    ０，２０）はそれぞれ誘電体共振形発振器（ＤＲＯ）を有している、請求項１か
    ら９までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  11. 【請求項１１】 ２つの送受信ユニット（１，２）のマイクロ波発振器はそ
    れぞれ電圧制御形発振器（ＶＣＯ）を有している、請求項１から９までのいずれ
    か１項記載のデータ伝送装置。
  12. 【請求項１２】 周波数ドリフトはＡＦＣ回路（２７）により送受信ユニッ
    ト内でのみ制御され、これにより中間周波数ｆＺＦは一定に保持される、請求項
    １から１１までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  13. 【請求項１３】 周波数ドリフトに起因する中間周波数ｆＺＦの変動は送受
    信ユニット（１，２）内でのみ補償され、該補償は中間周波数を可変のローカル
    発振器信号ｆＬＯにより一定の低い中間周波数ｆＺＦ２へダウンコンバートする
    ことにより行われる、請求項１から１２までのいずれか１項記載のデータ伝送装
    置。
  14. 【請求項１４】 周波数ドリフトを制御するＡＦＣ回路または可変のローカ
    ル発振器信号を形成する回路が中間周波数のダウンコンバートのためにトランス
    ポンダの第２の送受信ユニット（２）内にのみ設けられている、請求項１２また
    は１３記載のデータ伝送装置。
  15. 【請求項１５】 送受信ユニット（１，２）のうち少なくとも一方は送信ア
    ンテナと該送信アンテナから分離した受信アンテナとを有している、請求項１か
    ら１４までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  16. 【請求項１６】 各送受信分岐の送受信ユニット（１，２）のうち少なくと
    も一方は共通のアンテナと方向性結合器とを有している、請求項１から１４まで
    のいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  17. 【請求項１７】 周波数シフトキーイング変調器（ＦＳＫ−Ｍ）が第１の送
    受信ユニット（１）および第２の送受信ユニット（２）内に設けられている、請
    求項１から１６までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  18. 【請求項１８】 振幅シフトキーイング変調器（ＡＳＫ−Ｍ）が第１の送受
    信ユニット（１）および第２の送受信ユニット（２）内に設けられている、請求
    項１から１６までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
  19. 【請求項１９】 位相シフトキーイング変調器（ＰＳＫ−Ｍ）が第１の送受
    信ユニット（１）および第２の送受信ユニット（２）内に設けられている、請求
    項１から１６までのいずれか１項記載のデータ伝送装置。
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