KR102423376B1

KR102423376B1 - 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법, 인증 요소 및 차량

Info

Publication number: KR102423376B1
Application number: KR1020200101240A
Authority: KR
Inventors: 베른트 에테
Original assignee: 폭스바겐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2019-08-15
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2022-07-22
Also published as: DE102019212231B4; KR20210020814A; US11897420B2; CN112389370B; DE102019212231A1; US20210046900A1; CN112389370A

Abstract

본 제안은 차량(10)의 도어(door) 또는 플랩(flap)을 조작하는 방법에 관한 것으로서, 차량(10)에는, 조작자가 인증 요소(200)와 함께 차량(10) 주위의 근접 영역(20) 내에 머물러 있는지 여부를 검출하는 액세스 제어(access control)를 위한 장치가 장착된다. 여기서, 이 장치에는, 인증 요소(200)와 무선 통신하도록 설계된 적어도 하나의 통신 모듈(172-177)이 장착되고, 액세스 허가 정보가 인증 요소(200)로부터 상기 장치로 전송되고, 이 액세스 허가 정보는 상기 장치에서 체크되며(checked), 액세스 허가 정보를 확인한 후 상기 장치에 대한 액세스가 부여된다. 본 발명은, 조작자가 조작될 도어 또는 플랩의 근처 영역(30)에 있는지 여부가 검출되고, 조작자가 근처 영역(30)에서 도어 또는 플랩 조작을 위해 조작 제스처를 수행하는지 여부가 검출되는 것을 특징으로 한다. 이러한 조작 제스처는 교육될 수 있다. 조작 제스처가 교육된 후, 조작 제스처의 수행이 확인되면, 도어 또는 플랩 조작 작동이 자동으로 트리거될 수 있다.

Description

차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법, 인증 요소 및 차량 {METHOD FOR DOOR OR FLAP OPERATION IN VEHICLE, AUTHENTICATION ELEMENT AND VEHICLE}

본 발명은 차량의 도어(door) 또는 플랩(flap)을 조작하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 제안은 이러한 방법에 사용하기 위한 인증 요소 및 차량 그리고 차량에 관한 것이다.

현대 자동차에는 편의성 및 안전성을 증가시키는 점점 더 많은 전기 및 전자 구성 요소가 장착되고 있다. 예를 들어 다음과 같은 최신 운전자 보조 시스템이 있다:

· 자동 거리 제어 장치(ACC)

· 차선 유지 보조 장치

· 차선 변경 보조 장치

· 비상 브레이크 보조 장치

· 교통 체증 보조 장치

· 조명 보조 장치.

차량에 최신 통신 기술이 도입됨에 따라, 액세스 제어(access control)의 영역에서도 새로운 잠금 시스템이 개발되었다. 차량에 사용되는 최신 통신 기술의 예로는 근거리 무선 통신을 위한 WiFi, Bluetooth 및 UWB(Ultra-Wand-Band) 및 모바일 무선 통신을 위한 LTE 또는 5G가 있다.

차량 소유자가 키에서 무선 명령을 트리거하는 원격-키리스-출입-솔루션(Remote-Keyless-Entry-solution)(RKE)으로서 구현되거나, 또는 ― 점점 더 자주 ― 주머니 안에 키를 휴대하기에 충분한 수동-출입-수동-시작-시스템(Passive-Entry-Passive-Start-System)(PEPS)으로서 구현되는 키리스 개방 시스템이 존재한다. 주머니 안에 키가 있는 사람이 차량 주위의 근처 영역에 들어가면, PEPS 시스템에서 이를 검출하고, 도어 잠금 장치가 잠금 해제된다. 그러나, 사람은 여전히 도어 손잡이를 파지하여, 도어를 개방해야 한다.

차량에 대한 키리스 액세스를 위해, 스마트 모바일 장치가 또한 점점 더 많이 사용되고 있다. 이는 통신 기술, 마이크로 컴퓨터, 및 가속도 센서, 자이로스코프, 자기장 센서와 같은 다양한 센서들이 장착된 스마트 폰, 스마트 워치 또는 데이터 안경과 같은 전자 장치이다. 또한, 세계 항행 위성 시스템(Global Navigation Satellite System)에 대응하는 GNSS 수신기 및 또한 기압 센서도 추가적으로 사용된다. 무선 전송을 위해서는 Bluetooth 및 UWB도 또한 사용된다. 차량의 플랩(도어 또는 플랩)을 개방하고 폐쇄할 수 있도록, 현재 용량성 센서가 도어 손잡이 또는 후방에 설치된다.

편의성을 높이기 위해 차량 도어 및 플랩은 도어 손잡이 또는 플랩 손잡이에서의 용량성 센서에 의해 보완된다. 이를 통해, 도어 손잡이를 파지함으로써 또는 심지어 후방에서 발로 차는 움직임을 수행함으로써 조작이 가능하게 된다.

그러나, 여기에는 몇 가지 단점이 수반된다:

1. 용량성 센서 시스템이 차량에 설치되어야 하며, 조립 시에 또한 추가 비용을 발생시킨다.

2. 조작 동작은 각각 차량에서 직접적으로만 가능하며, 특히 후방 플랩의 조작 시에는, 발 제스처가 보장되어야 한다.

3. 후방에서 발 제스처를 사용한 후방 플랩의 조작은 직관적이지 않으며, 사람은 이러한 발로 차는 움직임을 추가적인 조작 동작으로서 수행해야 한다. 이 경우, 짐을 가지고 차에 갔을 때, 심지어 발을 헛디딜 수도 있다.

DE 10 2018 006 821 A1은 하나의 솔루션을 나타내는데, 여기서 우선 단계 a)에서 지능형 키의 위치, 키를 사용하여 트리거될 자동차의 기능을 개시하는 시점 및/또는 키의 이동 프로파일이 자동차의 기능의 개시와 관련하여 프로파일 정보로서 검출된다. 단계 b)에서, 단계 a)에서 검출된 프로파일 정보에 따라 키의 갱신된 스캐닝의 경우에 자동차의 기능이 개시된다. 이러한 방식으로 학습된 차량 소유자의 습관은 프로필 정보의 형태로 저장될 수 있다. 프로파일 정보로 저장될 수 있는 이러한 습관은 바람직하게는 자동차의 원하는 기능에 연결된다. 여기서 원하는 기능이라 함은 차량 소유자가 선택하곤 했던 그러한 기능이다. 단계 b)에서, 자동차의 기능이 직접 개시되는 것이 가능하며, 또는 키가 차량 소유자에게 어떤 기능이 개시되어야 하는지의 선택을 제공하는 것이 또한 제공될 수도 있다.

US 2017/0074000 A1으로부터, 차량 개방 시스템 및 방법이 공지되어 있다. 잠금 해제 알고리즘은 사용자 거동의 다양한 인자에 기초하여 사용자의 도어의 잠금 해제를 학습하고, 차량에 접근할 때 사용자의 의도를 예측한다. 신경망(neural network)을 사용하여 평가가 수행될 수 있다. 이를 기초로 하여, 시스템은 해당 도어, 트렁크 또는 후방 플랩을 자동으로 잠금 해제하는 방법을 설명한다. 이를 통해 사용자가 전자 키 또는 다른 잠금 해제 장치를 작동할 필요성이 생략될 수 있다.

US 2017/0234053 A1으로부터, 차량 개방 시스템 및 방법이 공지되어 있다. 잠금 해제 알고리즘은 사용자 거동의 다양한 인자에 기초하여 사용자의 도어의 잠금 해제를 학습하고, 차량에 접근할 때 사용자의 의도를 예측한다. 이를 위해, 사용자의 접근 거동이 차량에 설치된 카메라 및 마이크로폰에 의해 검출되고 평가된다. 신경망을 사용하여 평가가 수행될 수 있다. 이를 기초로 하여, 시스템은 해당 도어, 트렁크 또는 후방 플랩을 자동으로 잠금 해제하는 방법을 설명한다.

그러나, 이들 솔루션들은, 자신의 의도가 인식될 수 있도록 하기 위해, 조작자는 특정 경로 곡선으로 차량에 접근해야 한다는 단점을 갖는다. 차량 환경에 따라, 특히 주차 공간 상황으로 인해, 사람이 항상 동일한 경로 곡선으로 접근하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 또한, 카메라를 사용하여 사용자 거동을 관찰할 때, 이미지 평가에 대한 높은 컴퓨팅 요구 사항도 존재한다.

따라서, 고객을 위한 조작 편의성을 증가시키고 차량에의 설치 노력을 감소시키는 추가의 조치에 대한 필요성이 존재한다. 이것은 본 발명의 범위 내에서 인식되었다.

이러한 목적은 본원의 청구항 제 1 항에 따른 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법, 청구항 제 8 항에 따른 이러한 방법에 사용하기 위한 인증 요소, 및 청구항 제 10 항에 따른 차량에 의해 달성된다.

종속 청구항들은 이러한 조치들에 대한 다음의 설명에 대응하는 본 발명의 유리한 개발예 및 개선예를 포함한다.

최근까지 RKE/PEPS 시스템에는 다양한 무선 통신 기술들이 사용되었다: LF 범위(예를 들어, 125 kHz)에서 비콘 신호(Beacon signal)를 사용하여 구성 요소들을 깨운다. 암호화된 통신에는 UHF 범위(예를 들어, 433 MHz)가 사용되었다. 마지막으로, LF 범위(예를 들어, 21 kHz)는 차량 내부의 자기 나침반 시스템에 사용되어, 키가 내부에 또는 외부에 있는지 검사한다. 이러한 시스템은 취약한 것으로 판명되었으므로, 이제 다양한 대역이 제공되는 3.1 GHz 내지 10.6 GHz의 주파수 범위에서 UWB(Ultra Wide Band) 기반의 무선 표준만을 갖는 솔루션으로 향하는 추세이다.

본 발명에 따른 솔루션은 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법에 관한 것으로서, 차량에는, 조작자가 인증 요소와 함께 차량 주위의 검출 영역 내에 머물러 있는지 여부를 검출하는 액세스 제어를 위한 장치가 장착되고, 장치에는, 인증 요소와 무선 통신하도록 설계된 적어도 하나의 통신 모듈이 장착되고, 액세스 허가 정보가 인증 요소로부터 장치로 전송되고, 액세스 허가 정보는 장치에서 체크되며(checked), 액세스 허가 정보를 확인한 후 장치에 대한 액세스가 부여되고, 조작자가 조작될 도어 또는 플랩의 근처 영역에 있는지 여부가 검출되고, 조작자가 근처 영역에서 도어 또는 플랩 조작을 위해 조작 제스처를 수행하는지 여부가 검출되고, 조작 제스처의 수행이 확인될 때, 도어 또는 플랩 조작 작동이 트리거되는 것을 특징으로 한다.

이 솔루션은 차량의 설치 노력을 감소시키면서 사용자의 편의성을 향상시킨다. 도어 또는 플랩이 자동으로 개방되도록 하기 위해, 사용자가 더 이상 차량으로의 동일한 경로를 취할 필요가 없다. 사용자는 자신의 조작 제스처를 매우 자유롭게 선택할 수 있으며, 차량의 근처 영역에서 이 제스처를 수행하는 것으로 충분하다. 그는 동일한 조작 동작에 영향을 미치는 복수의 다양한 제스처를 훈련시킬 수 있다. 로딩 조건에 따라 조작자는 다른 제스처를 훈련시킬 수 있다.

일 변형예에서, 조작 제스처의 훈련은 인증 요소 내의 신경망의 사용에 의해 지원된다.

신경망은 또한 운전자 또는 다른 조작자에 의한 조작 제스처의 수행을 인식하는 역할을 한다. 이것은 인증 요소에서 이루어지기 때문에, 조작 제스처의 수행이 인증 요소에 의해 확인되는 경우, 플랩 조작 작동에 관한 정보를 액세스 제어를 위한 장치에 송신하는 것이 필요하다.

언급된 바와 같이, 조작 제스처의 수행이 차량의 근처 영역에서 이루어지는 것이 유리하다. 이를 위해, 근처 영역의 인식이, 인증 요소와 통신 모듈 사이에서 전송되는 신호의 전달 시간 측정을 이용하여 인증 요소가 수행하는 거리 측정에 기초하는 것이 유리하다.

이를 위해, 인증 요소 및 통신 모듈이 UWB 신호에 대응하는 초광대역 신호와 통신하도록 설계되고, UWB 신호에 의한 전달 시간 측정이 수행되는 것이 유리하다. UWB는 500 MHz 초과의 넓은 대역폭을 사용하는 매우 짧은 펄스형 저에너지 신호에 대한 일반적인 용어이다. 대역폭에 투자하면 신호 지속 시간이 그에 상응하게 짧게 나타날 수 있기 때문에, 시간과 대역폭 간의 상호 관계가 이 방법을 선택하는 주된 이유이다. 이것은 다시 몇 가지 이유로 바람직하다. 한편으로, 나노초 범위의 펄스 지속 시간의 경우 원래의 신호가 반사로 중첩되지 않아서, 이는 신호의 고유성을 보장한다. 다른 한편으로는, 펄스의 시간적 선명도로 인해, 그들의 전달 시간 및 이에 따라 송신기 거리가 정확하게 결정될 수 있으므로, 키의 위치를 결정하기 위한 복잡한 자기장 측정이 생략될 수 있다. UWB 무선은 그 외에도 매우 낮은 전송 전력 및 신호 대 잡음비로 작동한다는 사실은, 배터리 수명을 연장시키고, 다른 무선 사용자의 간섭을 회피시키며, 범위를 제한하므로, 이는 해커가 신호를 가로채는 것을 어렵게 한다. 사용되는 UWB 트랜시버가 또한 거리 측정에도 양호하게 사용될 수 있다는 또 다른 장점이 존재한다. UWB 통신에 허용되는 3.1 내지 10.6 GHz의 주파수 범위에서 수행되는 UWB 신호를 사용한 이러한 거리 측정은 전달 시간 측정을 기초로 한다. 이러한 측정은 또한 비행 시간(Time of Flight)(TOF) 측정이라는 용어로도 알려져 있다. 데시미터 파장을 갖는 영역에서 측정이 이루어지기 때문에, 가시선(Line of Sight)(LOS) 조건으로도 언급되는 시각적 조건 하에서의 측정은 10 cm까지 정확하다.

궁극적으로, 차량의 도어 또는 플랩이 개방되는 것이 필요하다. 이를 위해, 장치는, 인증 요소로부터 플랩 조작 작동에 관한 정보를 수신한 후에, 도어 또는 플랩 조작 작동을 트리거하는 액세스 허가 제어 모듈을 포함하는 것이 유리하다. 차량 기술의 분야에서, 이러한 구성 요소는 국제적으로 바디 제어 모듈(Body Control Module)(BCM)로 알려져 있다.

인증 요소에서 학습된 조작 제스처의 내부 선택을 위해, 가능한 비교의 횟수를 감소시키는 학습된 조작 제스처의 사전 선택이 이루어질 수 있다면 유리하다. 일 변형예에서, 이것은, 차량에 접근할 때, 적어도 두 개의 통신 모듈에 의해 응답되는 연속적인 UWB 신호가 송신되고, 연속적으로 가장 짧은 전달 시간 측정을 발생시키는 인증 요소와의 통신을 갖는 해당 통신 모듈에 유효한 그러한 조작 제스처 테스트가 인증 요소에 의해 선택되는 방식으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 신경망의 시냅스(synapse)에서의 추가 특징이 고려되어야 하는 증가된 컴퓨팅 요구로 이어지지 않는다.

본 발명에 따른 방법에 사용하기 위한 인증 요소의 경우, 인증 요소는 인증 요소로부터 차량의 액세스 제어를 위한 장치로 액세스 허가 정보를 전송하고, 인증 요소는 차량의 도어 또는 플랩을 조작하기 위한 조작 제스처를 학습하기 위한 신경망을 포함하며, 조작자가 조작될 도어 또는 플랩의 근처 영역에 있는지 여부를 검출하는 통신 수단을 더 포함하고, 신경망은 조작자가 근처 영역에서 도어 또는 플랩 조작을 위해 조작 제스처를 수행하는지 여부를 검출하도록 사용되며, 인증 요소는, 조작 제스처의 수행이 확인될 때, 플랩 조작 작동에 관한 정보를 액세스 제어를 위한 장치에 전송하는 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 때 유리하다.

인증 요소는 유리하게는 이동 통신 디바이스, 특히 스마트 폰, 스마트 워치 또는 데이터 안경에 통합될 수 있다. 이러한 모바일 장치는 신경망의 구현을 위해 가속도 센서, 통신 모듈 및 효율적인 CPU가 장착된 필수 장비를 이미 포함하고 있다. 여기서, 인증 요소가 마찬가지로 UWB 통신을 위해 설계되는 것이 또한 유리하다.

또한, 본 제안은 도어 또는 플랩 조작 작동에 관한 정보가 수신될 때, 인증 요소로부터 액세스 허가 정보를 수신한 후 차량 도어 또는 플랩에 조작 작동을 수행하는 액세스 제어를 위한 장치가 설치되어 있는 차량에 관한 것이다.

본 발명의 실시예가 도면에 도시되고, 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 인증 요소와 차량 간의 통신의 원리를 도시한다.
도 2는 조작자가 차량 후방 플랩에 접근할 때 차량의 UWB 트랜시버 박스와의 복수의 연속적인 통신의 표현을 도시한다.
도 3은 자동차의 차량 전자 기기에 대한 블록도를 도시한다.
도 4는 전형적인 스마트 폰의 블록도를 도시한다.
도 5는 인증 요소의 컴퓨팅 유닛에서 처리되는 프로그램에 대한 흐름도를 도시한다.

본 설명은 본 발명에 따른 개시의 원리를 설명한다. 따라서, 당업자는 여기에 명시적으로 설명되지 않았지만 본 발명에 따른 개시의 원리를 구현하고 또한 그 범위에서 보호되어야 하는 다양한 구성을 설계할 수 있다는 것이 이해된다.

도 1은 소위 UWB 트랜시버 박스와 같은 통신 모듈(172-177)이 장착된 차량(10)을 도시한다. 이러한 UWB 트랜시버 박스는 처음에 언급된 RKE/PEPS 시스템의 유형에 따른 액세스 제어 시스템의 일부이다. 차량에 대한 액세스를 제공하기 위해, 운전자는 도시된 경우에 스마트 폰인 인증 요소(200)를 갖는다. 다른 실시예에서, 스마트 워치, 데이터 안경 또는 유사한 장비를 갖는 다른 모바일 장치일 수 있다. 이러한 바람직한 예시적인 실시예에서, UWB 통신을 위해 인증 요소에는 UWB 트랜시버 박스가 장착된다.

차량이라는 용어는, 내연 기관 또는 전기 모터가 장착된 자동차, 전기 모터가 있거나 또는 없는 자전거 또는 근력으로 구동되는 다른 차량, 휠이 하나, 2 개, 4 개 이상인 차량, 오토바이, 승용차, 트럭, 버스, 농업 차량, 캠핑 차량 또는 건설 기계에 대한 것이든, 총칭적인 용어를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 목록은 전체적인 것이 아니며, 철도, 항공 및 수상 차량과 같은 다른 차량 범주도 또한 포함한다.

인증 요소(200)로부터의 UWB 신호의 더 양호한 도달 가능성을 위해, 차량(10)은 바람직하게는 차체의 도어, 후방 플랩 및 엔진실 플랩에 부착되는 6 개의 UWB 트랜시버 박스(172-177)를 구비한다. 각각의 UWB 트랜시버 박스(172-177)에는 대응하는 안테나가 장착되어 있다. 차량 모델에 따라 다른 차량에는 그에 상응하게 더 많거나 또는 더 적은 UWB 트랜시버 박스를 설치할 수 있다. 이는 차량의 내부 공간을 또한 모니터링하기 위해 필요할 수도 있다. 본 발명에 따르면, UWB 트랜시버(TRX)를 이용한 새로운 거리 측정이 사용된다. UWB 거리 측정만을 사용하면 결함에 대한 취약성 측면에서 유리하다. UWB 신호는 매우 광대역이며, 낮은 스펙트럼 전력으로, 즉, 낮은 피크 전력 대 평균 전력 비(Peak-to-Average Power Ratio)(PAPR)로 방사된다. 따라서, UWB 신호는 다른 협대역 차량 간 통신에는 거의 영향을 미치지 않는다. 키리스 액세스 시스템(keyless access system)의 경우, 잠금 해제 메커니즘을 트리거하기 위해, 인증 요소(200)가 차량(10)의 키 검출 영역 내에 머물러 있는지 여부가 결정되어야 한다. 이는 거리 측정을 통해 수행될 수 있다.

UWB 트랜시버 박스와 인증 요소(200) 사이의 거리 측정은 짧은 지속 시간을 갖는 UWB 신호가 인증 요소(200)로부터 UWB 트랜시버 박스(172-177)로 송신되는 방식으로 작동한다. 전송되는 메시지에는 타임 스탬프가 입력되며, 이는 메시지를 송신하는 차량(10)에서 작동하는 시계에 따른 송신 시간을 표시한다. 각각의 UWB 트랜시버 박스(172-177)는 UWB 메시지를 수신하고, 수신된 타임 스탬프를 복사하는 확인 메시지를 즉시 회신한다. 인증 요소(200)는 확인 메시지를 수신하여 이를 평가한다. 수신하는 경우, 인증 요소(200)에는 새로운 타임 스탬프가 등록된다. 확인 메시지가 다시 회신될 때까지 UWB 트랜시버 박스에서 UWB 메시지를 처리하는 시간을 알면, 무선 인터페이스를 통한 UWB 신호의 전달 시간은 두 개의 타임 스탬프를 사용하여 계산될 수 있다. 이로부터 또한 알려진 공식 S = c * t_prop를 사용하여 인증 요소(200)와 UWB 트랜시버 박스(172-177) 사이의 거리가 형성되고, 여기서 c는 공기 중의 빛의 속도와 같고, t_prop는 측정된 전달 시간과 같다. 여기서, 트랜시버 박스의 처리 시간에 대해서는 큰 불확실성이 없다. 이 트랜시버 박스는 수행할 다른 작업을 갖지 않는다. 따라서, 처리 시간은 비교적 일정하다. 1 나노초 이내에 테스트를 시작한 박스로부터 응답이 없는 경우, 테스트는 실패한 것으로 평가된다.

도 1에서는, 가장 가깝게 위치된 트랜시버 박스(175 및 176)에 대해 화살표로 2 개의 거리가 도시되어 있다. 이론적으로는 또한 트랜시버 박스(177)도 거리 측정 시 반응할 수 있다. 그러나, 사용된 안테나가 특정 영역을 커버하기 위해 지향성 패턴을 갖기 때문에, UWB 트랜시버 박스(172-174)로부터의 회신은 거의 없을 것이다.

도 2에는 차량(10)이 보다 상세히 도시되어 있다. 그러나, 2 개의 응답하는 UWB 트랜시버 박스(175 및 176)만이 도시되어 있다. 차량(10) 주위의 키 검출 영역은 참조 번호(20)로 표시되어 있다. 또한 차량(10)의 운전자는 후방 좌측으로부터 차량(10)에 접근한 것으로 도시되어 있다. 그의 목표는 차량 후방 플랩이다. 운전자의 경로를 나타내는 궤도도 마찬가지로 표시되어 있다. 화살표는 경로 곡선을 따른 상이한 지점들에서 수행된 거리 측정을 나타낸다. 제 1 측정은 운전자가 차량(10)의 키 검출 영역에 진입하는 지점에 표시된다. 이러한 UWB 거리 측정 시스템에서 거리 측정의 정확도는 가시선 조건(Line of Sight Conditions)(LOS)에서 10 cm인 경우에 존재한다. UWB 트랜시버가 서로 매우 근접한 거리(≤ 1 m 거리)에 위치되는 경우에도 마찬가지이다. 제 1 측정 지점에서, 거리 측정 시 두 개의 UWB 트랜시버 박스(175 및 176)는 여전히 반응하며, 여기서 두 개의 거리(X1.1 및 Y2.1)는 대략 동일하다. 다음의 측정에서는, UWB 트랜시버 박스(175)만이 반응한다는 것이 표시된다. UWB 트랜시버 박스(175)까지의 거리는 이에 따라 더 작아진다. 마지막으로, 운전자는 근처 영역(30) 내의 원하는 위치에 도달하고, 여기서 그는 더 이상 후방 플랩에 접근하기를 원하지 않는다. 이 지점에서 운전자는 후방 플랩을 개방하기 위한 조작 제스처를 수행할 수 있다. 플랩을 개방하고 폐쇄하기 위한 의식적인 조작 동작으로 이어지는 움직임 패턴은 운전자 자신에 의해 결정될 수 있다. 후방 플랩을 개방하기 위한 조작 제스처로서 수행되는 예로서 차량(10)을 향한 회전 움직임이 여기에서 언급된다. 후방 플랩을 폐쇄하기 위해 다른 조작 제스처가 수행될 수 있다. 예를 들어, 폐쇄를 위해 반대 방향의 회전 움직임이 수행될 수 있다.

다른 개방 및 폐쇄 동작은 또한 발에 의한 두드림 또는 탭(tap)-움직임, 즉 인증 요소(200)를 터치하는 것일 수 있다. 조작 동작을 학습하는 과정은 아래에서 자세히 설명된다. 도 3은 우선 현대 차량(10)의 차량 전자 기기(100)의 전형적인 구조를 초기에 도시한다. 참조 번호 151은 엔진 제어 장치를 나타낸다. 참조 번호 152는 ESP 제어 장치에 대응하고, 참조 번호 153은 변속기 제어 장치를 나타낸다. 에어백 제어 장치 등과 같은 추가의 제어 장치가 자동차에 존재할 수 있다. 이러한 제어 장치는 일반적으로 ISO 표준 ISO 11898로 표준화된 CAN 버스 시스템(Controller Area Network)(104)을 사용하여 네트워크로 연결된다. 다양한 센서들이 자동차(10)에 설치되고 이들은 더 이상 개별 제어 장치에만 연결되는 것은 아니기 때문에, 이러한 센서 데이터는 마찬가지로 버스 시스템(104)을 통해 개별 제어 장치로 전송된다. 자동차 내의 센서들의 예들은 휠 속도 센서, 조향각 센서, 가속도 센서, 요 레이트 센서, 타이어 압력 센서, 거리 센서 등이다. 차량에 장착된 다양한 센서들은 도 3에서 참조 번호 161, 162, 163으로 표시된다.

자동차에는 또한 다른 전자 장치들도 존재한다. 이들은 탑승자 공간의 영역에 더 많이 배치되어 있으며, 종종 운전자에 의해 조작되기도 한다. 도 3에는 예로서, 운전자가 일반적인 구성 요소들을 조작할 수 있게 하는 바디 제어 모듈(Body Control Module)에 대응하는 BCM으로도 언급되는 차체 제어 장치(171)가 도시되어 있다. 여기에는 방향 지시등 제어 장치, 와이퍼 제어 장치, 조명 제어 장치 등이 포함된다. 차체 제어 장치(171)는 종종 차량의 내부 공간에 퓨즈 박스와 함께 설치된다. 일반적으로, 이러한 차체 제어 장치(171)는 또한, 인증 요소(200)의 신호를 평가하여 차량(10)을 잠금 해제하고 다시 잠금하는 액세스 허가 제어 모듈(1712)을 포함한다. 또한 자동차 도난 방지 장치는 이러한 액세스 제어 시스템의 일부로 간주된다. UWB 트랜시버 박스들(172-177)도 또한 액세스 제어 시스템의 일부이다. 이들은 CAN 버스(108)를 통해 차체 제어 장치(171)와 네트워크로 연결된다.

그러나, 현대 차량(10)은 예를 들어 비디오 카메라와 같은 다른 구성 요소들을 포함할 수도 있는데, 예를 들어 교통 상황을 관찰할 수 있기 위해, 후진 카메라 또는 운전자 감시 카메라 또는 전방 카메라로서 포함할 수 있다. 카메라는 도 3에서 참조 번호 105로 표시되어 있다. 이와 상이하게, 마찬가지로 조종석의 영역에 설치되는 내비게이션 시스템(120)이 종종 존재한다. 지도에 표시된 경로는 조종석의 디스플레이에 표현될 수 있다. 참조 번호 110은 온보드 유닛을 나타낸다. 이러한 온보드 유닛(110)은 차량(10)이 데이터를 수신 및 송신할 수 있는 통신 모듈에 대응한다. 이것은 여기서 예를 들어 "Long Term Evolution"에 대응하는 LTE 표준에 따른 또는 5G 표준에 따른 모바일 무선 통신 모듈일 수 있거나 또는 차량-대-차량 통신 또는 차량-대-인프라 통신을 위해 설치되는 WLAN-P 모듈일 수 있다. 탑승자 공간의 상기 언급된 장치들은 또한 참조 번호 102로 표시되는 버스 시스템을 통해 서로 네트워크로 연결된다. 이것은 예를 들어 ISO 11898-2 표준에 따른 고속 CAN 버스 시스템일 수 있지만, 그러나 여기서는 인포테인먼트 시스템의 구성 요소들에 대해 더 높은 데이터 레이트를 갖는 데이터 전송에 대한 변형예들이 존재한다. 대안적으로, 차량의 구성 요소들을 네트워크로 연결하기 위해 이더넷도 사용된다.

차량 관련 센서 데이터가 통신 모듈(110)을 통해 다른 차량 또는 다른 중앙 컴퓨터로 전송될 목적으로, 게이트웨이(140)가 제공된다. 이것은 3 개의 상이한 버스 시스템(102, 104 및 108)에 모두 연결되어 있다. 게이트웨이(140)는 CAN 버스(104)를 통해 수신한 데이터를 고속 CAN 버스(102)의 전송 포맷으로 변환하도록 구현하여 거기에 지정된 패킷으로 분배될 수 있도록 설계된다. 이들 데이터를 외부로 전달하기 위해, 통신 모듈(110)은 이들 데이터 패킷을 수신하여 차례로 대응하는 사용된 통신 표준의 전송 포맷으로 변환하도록 구비된다. 마찬가지로, 버스(108)는 게이트웨이(140)에 연결되고, 데이터 패킷은 또한 다른 버스 시스템(102 및 104)과 교환될 수도 있다.

도 4는 인증 요소(200)의 블록도를 도시한다. 도시된 예에서, 인증 요소는 적절하게 프로그래밍된 스마트 폰이다. 참조 번호 210은 CPU를 나타내며, 이는 또한 메모리를 포함할 수 있다. 참조 번호 220은 통신 모듈을 나타낸다. 언급된 바와 같이, 이는 LTE, 5G 또는 WLAN 모듈일 수 있다. 통신 모듈(220)은 또한 블루투스 프로토콜 스택 및 또한 UWB 통신을 위한 인터페이스 및 프로토콜 스택을 구비한다. 참조 번호 230은 Inertial Measurement Unit(IMU)에 대응하는 관성 측정 유닛을 나타낸다. 여기에는 6 개의 가능한 운동학적 자유도를 검출하기 위한 가속도 센서 및 요 레이트 센서가 포함된다. 또한, 위성 항법을 통해 스마트 폰의 위치를 검출할 수 있는 GNSS 모듈이 포함되어 있다. 참조 번호 240은 디스플레이 유닛을 나타내며, 이는 터치 스크린으로 설계될 수 있다. 실제 작업 메모리는 참조 번호 250으로 표시된다.

액세스 제어 시스템의 동작 모드는 아래에서 보다 상세하게 설명된다. 도 5는 인증 요소(200)의 CPU(210)에서 처리되는 프로그램에 대한 흐름도를 도시한다. 프로그램의 시작은 참조 번호 2102로 표시된다. 프로그램은 수동으로 시작될 수 있다. 그러나, RKE/PEPS 시스템의 주기적으로 송신되는 신호의 범위에서 UWB 트랜시버 박스(172-174) 중 하나에 의해 신호가 수신될 수 있을 때 프로그램이 항상 시작되도록 또한 설계될 수도 있다. 프로그램 단계(2104)에서, 인증 요소(200)가 차량에 접근하고 있는지가 체크된다. 여기서, 이 경우, RKE/PEPS 시스템의 범위에서의 UWB 신호가 수신될 수 있는지 여부가 전용으로 체크된다. 프로그램이 UWB 신호가 수신될 수 있는 경우에만 시작되도록 설계된 경우에는, 이러한 질의는 생략될 수 있다. UWB 신호가 모든 UWB 트랜시버 박스(172-177)에 의해 수신될 수 있는 차량 주위의 영역은 근접 영역(20)으로 지칭된다. 테스트 결과가 차량(10) 주위의 근접 영역(20)에 아직 도달하지 않은 것인 경우, 프로그램은 처음으로 다시 분기된다. 프로그램 단계(2106)에서, 인증 요소(200)에 의해 또한 트리거되는 UWB 신호에 의한 거리 측정이 이어진다. 이 경우, 질의(2108)에서, 조작 제스처가 수행될 수 있는 근처 영역(30)에 도달했는지 여부가 검사된다. 이 경우, 대응하는 UWB 거리 측정 신호를 송신하기 위한 명령이 UWB 트랜시버 박스(172-177)로 전송된다. 이러한 측정에서, 트랜시버 박스와 인증 요소(200) 사이의 거리(X)가 측정된다. 각각의 UWB 트랜시버 박스는 식별자를 송신한다. 가장 짧은 간격을 갖는 UWB 트랜시버 박스의 식별자가 저장된다. 위에서 설명한 바와 같이, 이들 각각은 전달 시간 측정이다. 이를 위해, 인증 요소(200) 및 트랜시버 박스(172-177)는 시간을 측정하고 타임 스탬프를 취할 수 있어야 한다. 이를 위해, 트랜시버 박스(172-177)의 로컬 시계는 온보드 전자 기기(100) 내의 매우 정확한 기준 시계와 동기화된다. 내비게이션 시스템(120)은 일반적으로 GNSS 위성 내비게이션에 필요하기 때문에 매우 정확한 기준 시계를 구비한다. UWB 트랜시버 박스(172-177) 내의 시계의 동기화는 CAN 버스(102 및 108)를 통해 UWB 트랜시버 박스(172-177)로 전송될 수 있다. 인증 요소(200)는 마찬가지로 GNSS 모듈(240)을 구비하고, 또한 정확한 시간 기준을 갖는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 단계에서 인증 요소(200)와 UWB 트랜시버 박스(176, 175) 사이의 간격은 여전히 측정 정확도의 범위 내에서 동일할 수 있다. 근처 영역(30)에 아직 도달하지 않은 경우, 프로그램은 프로그램 단계(2106)로 되돌아감으로써, 추가의 거리 측정이 이어진다. 다음의 거리 측정에서는, 운전자가 도 2에 도시된 경로 곡선에 접근할 때, UWB 트랜시버 박스(175)가 인증 요소(200)에 대해 가장 짧은 간격을 갖는 것이 나타난다. 질의(2108)가 근처 영역(30)에 도달했다는 결과를 제공하는 즉시, 프로그램 단계(2110)에서 조작 제스처의 교육이 이어진다. 이를 위해, 인증 네트워크(200)에 프로그래밍되어 있는 신경망이 사용된다. 이 경우, 신경망을 프로그래밍하기 위한 기술은 당업자에게 공지되어 있다고 가정한다. 신경망을 위한 다양한 프로그래밍 솔루션이 공지되어 있다. 특히 안정적인 학습 성공을 제공하는 소위 딥 러닝(Deep Learnings) 접근 방식이 특히 언급된다. 운전자는 근처 영역(30)에서 조작 제스처를 수행한다. 그는 자신에게 편의성 제스처를 보여줄 수 있다. 예를 들어, 그는 후방 플랩을 개방하는 것을 목표로 특정 회전 움직임을 신체에 의해 수행할 수 있다. 이 경우, 인증 요소(200)는 포켓 내에 유지될 수 있다. 관성 측정 유닛(230)은 회전 움직임을 검출할 것이고, 신경망은 운전자가 후방 플랩의 근처 영역(30)에 머물러 있을 때마다 이러한 회전 움직임이 수행된다는 것을 학습하게 될 것이다. 각각의 학습 프로세스 후에, 질의(2112)에서, 학습된 조작 제스처가 이미 통합되었는지 여부가 테스트된다. 이것은 일반적으로 복수의 반복 후에만 발생한다. 조작 제스처가 통합되었는지 여부는 신경망의 상이한 뉴런들에 저장된 가중치를 평가함으로써 결정될 수 있다. 학습된 조작 제스처가 아직 통합되지 않은 경우, 프로그램 단계(2114)에서 조작 동작의 수동 확인을 위한 요청이 이어진다. 이를 위해, 운전자는 인증 요소(200)를 조작시켜야 한다. 스마트 폰인 경우, 운전자는 터치 스크린(250)에서 확인을 입력해야 한다. 그런 다음, 조작 동작이 확인되었는지 여부에 대한 질의가 이루어진다. 그렇다면, 프로그램 단계(2116)에서 대응하는 조작 명령이 차량(10)으로 송신된다. 이 명령은 블루투스를 통해 차량(10)으로 송신될 수 있다. 이 명령은 통신 모듈(110)을 통해 수신되어, 차제 제어 장치(171)로 전달된다. 이것은 최종적으로 원하는 조작 동작, 예를 들어 후방 플랩의 개방 또는 폐쇄를 수행한다. 질의(2112)에서, 조작 제스처가 통합되어 학습되었다는 것이 인식되는 즉시, 단계(2114)는 생략되고, 프로그램 단계(2116)에서 조작 동작이 직접 수행된다. 그 후, 프로그램은 프로그램 단계(2118)에서 종료된다.

물론, 동일한 조작 동작을 위한 다른 조작 제스처도 또한 학습될 수 있다. 조작을 위한 운전자의 자연스러운 움직임도 종종 조작 제스처로 학습될 수 있다. 컴퓨팅 노력을 감소시키기 위해, 운전자의 위치에 대응하는 그러한 학습된 조작 동작만이 테스트되는 것이 제공될 수 있다. 따라서, 운전자가 후방 플랩의 근처 영역(30)에 머물러 있다면, 후방 플랩의 조작 동작을 위해 학습된 제스처만이 테스트된다. 운전자의 위치는 설명된 바와 같이 다양한 UWB 거리 측정을 통해 결정할 수 있다. 손 또는 발로 수행되는 다른 노크(knock) 제스처 또는 다른 두드림 제스처를 학습하는 것도 또한 고려될 수 있다. 이러한 방식으로 생성된 진동은 가속도 센서에 의해 또한 검출될 수도 있다.

제안된 방법 및 관련 장치는 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특수 프로세서 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 특수 프로세서에는 주문형 집적 회로(Application-Specific Integrated Circuits)(ASICs), 축소 명령 집합 컴퓨터(Reduced Instruction Set Computer)(RISC) 및/또는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array)(FPGAs)가 포함될 수 있다. 제안된 방법 및 장치는 바람직하게는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현된다. 소프트웨어는 바람직하게는 프로그램 저장 장치에 애플리케이션 프로그램으로서 설치된다. 일반적으로 이는 예를 들어 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 하나 이상의 입력/출력(I/O) 인터페이스(들)와 같은 하드웨어를 포함하는 컴퓨터 플랫폼을 기반으로 하는 머신이다. 컴퓨터 플랫폼에는 또한 운영 체제가 일반적으로 설치되어 있다. 여기에 설명된 다양한 프로세스 및 기능은 애플리케이션 프로그램의 일부이거나 또는 운영 체제를 통해 구현되는 일부일 수 있다.

본 개시는 여기에 설명된 예시적인 실시예들로 제한되지 않는다. 당업자가 본 개시에 속하는 것들뿐만 아니라 그들의 전문 지식에 기초해서도 고려할 수 있는 다양한 적응 및 수정의 여지가 존재한다.

본 발명이 차량에 대한 액세스 허가 제어 시스템의 예를 사용하여 설명되었지만, 이러한 액세스 허가 시스템은 또한 다양한 다른 장치들에 사용될 수도 있다. 기계 제어 장치, 도어 개방 시스템, 컴퓨터 시스템 등이 그 예이다.

10 차량
20 근접 영역
30 근처 영역
100 차량 전자 기기의 블록 다이어그램
102 이더넷 버스
105 카메라
104 CAN 버스
108 CAN 버스
110 온보드 유닛
120 네비게이션 시스템
140 게이트웨이
151 엔진 제어 장치
152 ESP 제어 장치
153 변속기 제어 장치
161 센서 1
162 센서 2
163 센서 3
171 차체 제어 장치
172 1. UWB 트랜시버 박스
173 2. UWB 트랜시버 박스
174 3. UWB 트랜시버 박스
175 4. UWB 트랜시버 박스
176 5. UWB 트랜시버 박스
177 6. UWB 트랜시버 박스
1712 액세스 허가 제어 모듈
200 인증 요소
210 CPU
220 통신 모듈
230 관성 측정 유닛
240 GNSS 수신 유닛
250 터치 스크린
260 메모리
2102-2118 컴퓨터 프로그램의 상이한 프로그램 단계들

Claims

차량(10)의 도어(door) 또는 플랩(flap)을 조작하는 방법으로서, 상기 차량(10)에는, 조작자가 인증 요소(200)와 함께 상기 차량(10) 주위의 검출 영역 내에 머물러 있는지 여부를 검출하는 액세스 제어(access control)를 위한 장치가 장착되고, 상기 장치에는, 상기 인증 요소(200)와 무선 통신하도록 설계된 적어도 두 개의 통신 모듈(172-177)이 장착되고, 액세스 허가 정보가 상기 인증 요소(200)로부터 상기 장치로 전송되고, 상기 액세스 허가 정보는 상기 장치에서 체크되며(checked), 상기 액세스 허가 정보를 확인한 후 상기 장치에 대한 액세스가 부여되고, 상기 조작자가 조작될 상기 도어 또는 플랩의 근처 영역에 있는지 여부가 검출되고, 상기 조작자가 상기 근처 영역에서 상기 도어 또는 플랩 조작을 위해 조작 제스처를 수행하는지 여부가 검출되고, 상기 조작 제스처의 상기 수행이 확인될 때, 상기 도어 또는 플랩 조작 작동이 트리거되는, 상기 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법에 있어서,
상기 인증 요소(200)는 상기 차량(10)에 접근할 때, 상기 적어도 두 개의 통신 모듈(172-177)에 의해 응답되는 연속적인 UWB 신호를 송신하고, 상기 조작자가 상기 근처 영역에서 상기 도어 또는 플랩 조작을 위해 학습된 조작 제스처를 수행하는지 여부를 검사하는 단계를 위해, 연속적으로 가장 짧은 전달 시간 측정을 발생시키는 상기 인증 요소(200)와의 통신을 갖는 해당 통신 모듈에 유효한 그러한 학습된 조작 제스처가 상기 인증 요소(200)에 의해 선택되는 방식으로, 복수의 학습된 조작 제스처로부터 사전 선택이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 조작 제스처는 상기 인증 요소(200)의 신경망(neural network)에 의해 학습되는 것인, 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 조작 제스처의 상기 수행은 상기 인증 요소(200)에서 상기 신경망에 의해 인식되고, 상기 조작 제스처의 상기 수행이 확인되는 경우, 상기 플랩 조작 작동에 관한 정보가 상기 장치로 송신되는 것인, 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 근처 영역의 인식은, 상기 인증 요소(200)와 상기 통신 모듈 사이에서 전송되는 신호의 전달 시간 측정에 의해 상기 인증 요소(200)가 수행하는 거리 측정에 기초하는 것인, 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 인증 요소(200) 및 상기 통신 모듈은 UWB 신호에 대응하는 초광대역 신호(Ultra-Wide-Band-Signal)에 의해 통신하도록 설계되고, 상기 전달 시간 측정은 UWB 신호에 의해 수행되는 것인, 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는, 상기 인증 요소(200)로부터 상기 플랩 조작 작동에 관한 상기 정보를 수신한 후, 상기 도어 또는 플랩 조작 작동을 트리거하는 액세스 허가 제어 모듈(1712)을 포함하는 것인, 차량의 도어 또는 플랩을 조작하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 사용하기 위한 인증 요소로서, 상기 인증 요소(200)는 상기 인증 요소(200)로부터 차량(10)의 액세스 제어를 위한 장치로 액세스 허가 정보를 전송하는, 상기 인증 요소에 있어서,
상기 인증 요소(200)는 차량(10)의 도어 또는 플랩을 조작하기 위한 복수의 조작 제스처를 학습하기 위한 신경망을 포함하며, 조작자가 조작될 상기 도어 또는 플랩의 근처 영역에 있는지 여부를 검출하는 통신 수단을 더 포함하고, 상기 신경망은 상기 조작자가 상기 근처 영역에서 상기 도어 또는 플랩 조작을 위해 학습된 조작 제스처를 수행하는지 여부를 검출하도록 사용되며, 상기 인증 요소(200)는, 상기 조작 제스처의 상기 수행이 확인될 때, 상기 플랩 조작 작동에 관한 정보를 상기 액세스 제어를 위한 장치에 전송하는 통신 수단을 포함하며, 상기 인증 요소(200)는 상기 차량(10)에 접근할 때, 상기 적어도 두 개의 통신 모듈(172-177)에 의해 응답되는 연속적인 UWB 신호를 송신하고, 상기 조작자가 상기 근처 영역에서 상기 도어 또는 플랩 조작을 위해 학습된 조작 제스처를 수행하는지 여부를 검사하는 단계를 위해, 연속적으로 가장 짧은 전달 시간 측정을 발생시키는 상기 인증 요소(200)와의 통신을 갖는 상기 해당 통신 모듈에 유효한 그러한 학습된 조작 제스처가 상기 인증 요소(200)에 의해 선택되는 방식으로, 복수의 학습된 조작 제스처로부터 사전 선택이 이루어지는 것을 특징으로 하는 인증 요소.
제 7 항에 있어서,
상기 인증 요소(200)는 이동 통신 디바이스에 통합되는 것인, 인증 요소.