WO2012016905A1 - Systeme d'entree passive pour vehicule - Google Patents

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WO2012016905A1
WO2012016905A1 PCT/EP2011/063006 EP2011063006W WO2012016905A1 WO 2012016905 A1 WO2012016905 A1 WO 2012016905A1 EP 2011063006 W EP2011063006 W EP 2011063006W WO 2012016905 A1 WO2012016905 A1 WO 2012016905A1
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WO
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label
vehicle
wireless communication
communication means
door handle
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PCT/EP2011/063006
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Nicolas Deroubaix
Jérôme Vermersch
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Delphi Technologies, Inc.
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Publication date
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    • 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 present invention generally relates to a passive entry system for a vehicle comprising an identification tag of a user external to the vehicle housed in a badge, key or key-type box, and a door handle of the equipped vehicle. wireless communication means with the tag.
  • the invention also relates to a vehicle door handle incorporated in such a passive input system and a method of unlocking a vehicle door. The invention applies more particularly to the field of the automobile.
  • a passive input function allows access to the car without a mechanical key with a free hand function.
  • a single action gesture on the door handle initiates a
  • the action of pulling on the door handle 1 triggers a signal 2 from the car to a user identification device 3 to identify the latter. After a processing time, the identification device of the user returns a signal 4 containing its identification and a request to unlock an opening of the vehicle.
  • proximity sensors for example in the form of capacitive sensors integrated in the handle of the door.
  • the electronics integrated in the door handle for such a passive input system is shown in FIG. 2. It contains a wireless communication antenna 5, of the ferrite-wound antenna type for a low frequency application (125 KHz) and a proximity sensor 6, of the capacitive sensor type, for detecting the approach of a user identification device.
  • the low frequency antenna allows the transport of the transmission signal to the target, i.e. IUD.
  • the proximity sensor can detect a capacitance variation between a metal electrode present in the door handle and the target (seen as the other electrode of the capacitor).
  • Another alternative existing for the realization of a proximity sensor is the use of an infrared barrier.
  • document EP 1 270 349 describes a system for authorizing the starting of a motor vehicle.
  • Document US 2010/194535 describes automatic means for triggering RFID transmitters.
  • the document FR 2 755 925 describes a motor vehicle equipment comprising an antitheft device and a remote control device.
  • An object of the present invention is to respond to
  • a first aspect of the present invention relates to a passive vehicle input system comprising an identification tag of a user external to the vehicle and a door handle of the vehicle equipped with wireless communication means with the label and a proximity sensor of the label, characterized in that the proximity detector is formed by the wireless communication means arranged to detect the presence or absence of a mutual inductance between said communication means comparable to a first coil and a label similar to a second coil and to anticipate a communication with the label whose presence is detected before any action on the door handle.
  • This system also reduces power consumption for the detection function that is related to the communication means.
  • the fusion of the two detector and communication functions makes it possible to reduce the costs of the system.
  • the detection of changes in the mutual inductance between the reader and the tag makes it possible to achieve the greatest possible detection distance.
  • the wireless communication means and the proximity detector of a label are made by melting a material layer of the door handle. Such a fusion of the two functions is simple and inexpensive.
  • the wireless communication means comprise a high frequency antenna and a near-field communication reader integrated in the same module of the door handle and in that the identification tag of a user. includes a near field communication interface.
  • a near-field communication system still called NFC system
  • the proximity detector is able to measure a phase difference between a signal sent and a signal received by the antenna as a function of the presence or absence of a label in the near field of the reader. The measurement of the phase shift of the signal makes it possible to optimize the anticipation of the presence of a label insofar as the phase difference is detected even before there is enough energy supplied by the antenna to the label to communicate. .
  • a second aspect of the present invention relates to a door handle of a vehicle comprising means for
  • the proximity detector is formed by the wireless communication means arranged to detect the presence or absence of mutual inductance between them and a tag and to anticipate communication with the tag whose presence is detected.
  • the wireless communication means and the proximity detector of a label are made by melting a material layer.
  • a third aspect of the present invention relates to a motor vehicle having a passive input system according to the first aspect.
  • a fourth aspect of the present invention relates to a method of unlocking a vehicle door comprising the steps of: (i) transmitting a signal by means of an antenna of the reader placed in a module in a door handle; (ii) detecting the presence of a user identification tag by modifying the transmitted signal; (iii) anticipate a communication between the reader and the label in the event of detection of the presence of a label and unlock the opening of the vehicle in case of identification of the label detected; (iv) return to step (i) in the absence of a label.
  • the measurement of the phase of the antenna requires about 200 ms, which is sufficient to detect a phase change of the signal.
  • FIG. 1, already described, represents a passive input system according to the prior art
  • FIG. 3 represents a block diagram of a passive input system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 represents the wireless communication means of the passive input system according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a passive input system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the passive input system includes a door handle side and a user identification tag side.
  • the system comprises a wireless communication reader 10, preferably a near-field communication reader, and an antenna 12 for transmitting and receiving signals.
  • the reader and the antenna form means of
  • wireless communication placed in a module in the handle.
  • These wireless communication means can be likened to a first coil 12, called the reader coil.
  • the passive input system comprises a tag 14 or key ring in which is integrated a user identification device (IUD) similar to a second coil 16, called the coil of the tag.
  • IUD user identification device
  • the wireless communication means including in particular the data-transmitting antenna and the proximity sensor of an IUD. In this way, the proximity switch automatically benefits from an alarm function, reduced power consumption and a wide range of detection thanks to the properties of the antenna.
  • phase shift measurement 1 1 between a signal S E sent by the antenna and the received signal S R back depending on the presence or absence of a label.
  • this feedback signal has no phase shift when no label is present near the door handle.
  • a label is near the door handle, a phase shift is detected.
  • the near-field communication reader generates an RF radio frequency field that is emitted via the antenna 12.
  • a high-frequency antenna 13.56 MHz, will be used.
  • near field communication according to ISO14443A and ISO15693.
  • Figure 4 shows the wireless communication mode between the near field communication reader (INIT NFC) and the user identification tag (NFC target).
  • the reader generates a radio frequency field.
  • the antenna then emits periodically (for example every 200 ms) a signal S E to detect whether a tag is in the vicinity, ie in the communication field, so as to anticipate a communication with a view to identification of the user before unlocking an opening of the vehicle.
  • a signal S E to detect whether a tag is in the vicinity, ie in the communication field, so as to anticipate a communication with a view to identification of the user before unlocking an opening of the vehicle.
  • S R load modulation
  • One goal is to optimize and achieve the greatest detection distance possible to predict the presence of the label / key ring on further upstream before the door handle is actuated by the user to anticipate communication, identification and unlocking.
  • the system can be likened to two coils, a reader coil and a label coil.
  • M mutual inductance
  • This mutual inductance depends on the physical parameters of the two coils as well as other parameters.
  • the mutual inductance is given by the following equation:
  • M the mutual inductance
  • ⁇ 0 the electrical permittivity
  • N 2 the number of turns of each of the coils
  • the idea is to use the effect of the mutual inductance to anticipate the presence of the tag or key-ring.
  • the reader can detect the presence of a label at the maximum of the distance for this passive mode of communication in the near field and thus to ensure a sufficient time to anticipate and establish a communication in order to identify the label before any action on the door handle.
  • Detection and use of the mutual inductance factor (M) can be obtained by checking the resonance factor of the antenna.
  • M mutual inductance factor
  • the near-field communication reader has a function of optimizing the output power of the reader, for example by tuning the antenna with variable capacitors 17 internal to the reader.
  • the near-field communication reader measures the phase of the antenna and then uses this information as a proximity detector of a tag.

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Abstract

L'invention concerne un système d'entrée passive pour véhicule comprenant une étiquette d'identification (14) d'un utilisateur externe au véhicule et une poignée de porte (1) du véhicule équipée de moyens de communication sans fil (10) avec l'étiquette et d'un détecteur de proximité de l'étiquette, caractérisé en ce que le détecteur de proximité est formé par les moyens de communication sans fil agencés pour détecter la présence ou non d'une inductance mutuelle entre lesdits moyens de communication assimilables à une première bobine (12) et une étiquette assimilable à une deuxième bobine (16) et pour anticiper une communication avec l'étiquette dont la présence est détectée avant toute action sur la poignée de porte.

Description

SYSTE M E D' E NTRE E PASSIVE POU R VEH ICU LE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne de manière générale un système d'entrée passive pour véhicule comprenant une étiquette d'identification d'un utilisateur externe au véhicule logée dans un boîtier de type badge, clé ou porte-clés, et une poignée de porte du véhicule équipée de moyens de communication sans fil avec l'étiquette. L'invention concerne également une poignée de porte de véhicule incorporée dans un tel système d'entrée passive ainsi qu'une méthode de déverrouillage d'un ouvrant de véhicule. L'invention s'applique plus particulièrement au domaine de l'automobile.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
La plupart des constructeurs automobiles proposent aujourd'hui des fonctions d'entrée passive et de démarrage passif au moyen d'une communication sans fil entre le véhicule et un badge ou dispositif d'identification de l'utilisateur.
Une fonction d'entrée passive, telle que représentée à la figure 1 , permet l'accès à la voiture sans clé mécanique avec une fonction main libre. Un seul geste d'action sur la poignée de porte initie une
communication sans fil entre la voiture et le badge de l'utilisateur. L'action de tirer sur la poignée de porte 1 déclenche un signal 2 depuis la voiture vers un dispositif d'identification 3 de l'utilisateur pour identifier ce dernier. Après un temps de traitement, le dispositif d'identification de l'utilisateur renvoie un signal 4 contenant son identification et une demande de déverrouillage d'un ouvrant du véhicule.
Avec les serrures de porte existantes, le temps de traitement complet depuis l'action de tirer sur la poignée jusqu'à la commande de déverrouillage est critique. Dans le cas où la traction de la poignée est plus rapide que le temps de traitement complet, l'utilisateur devra faire face à l'« effet mur », à savoir lorsque la poignée de porte est
complètement tirée et que la serrure n'est pas déverrouillée. Pour éviter un tel problème, des solutions existantes ont été développées pour gagner du temps dans le processus complet. A cet effet, il est connu d'utiliser des détecteurs de proximité, par exemple sous la forme de capteurs capacitifs intégrés dans la poignée de la porte.
L'électronique intégrée dans la poignée de porte pour un tel système d'entrée passive est représentée à la figure 2. Il contient une antenne 5 de communication sans fil, du type antenne enroulée sur ferrite pour une application basse fréquence (125 KHz) et un capteur de proximité 6, de type capteur capacitif, pour la détection de l'approche d'un dispositif d'identification de l'utilisateur. L'antenne basse fréquence permet le transport du signal d'émission vers la cible, i.e. DIU. Le capteur de proximité permet de détecter une variation de capacité entre une électrode métallique présente dans la poignée de porte et la cible (vue comme l'autre électrode du condensateur). Une autre alternative existante pour la réalisation d'un capteur de proximité, est l'utilisation d'une barrière infrarouge.
Par ailleurs, le document EP 1 270 349 décrit un système d'autorisation du démarrage d'un véhicule automobile. Le document US 2010/194535 décrit des moyens automatiques de déclenchement d'émetteurs RFID. Le document FR 2 755 925 décrit un équipement de véhicule automobile comprenant un dispositif antivol et un dispositif à télécommande.
Bien que de tels systèmes d'entrée passive selon l'une ou l'autre alternative permettent de réduire le risque d'« effet de mur », ils nécessitent l'utilisation de circuits séparés pour la communication
(antenne dédiée) et la détection de proximité (capteur capacitif) rendant l'électronique embarquée au niveau de la poignée de porte relativement complexe.
RESUME DE L'INVENTION
Un but de la présente invention est de répondre aux
inconvénients mentionnés ci-dessus en fournissant un système d'entrée passive pour véhicule permettant non seulement de réduire le risque d'effet de mur tout en maintenant une électronique simplifiée au niveau de la poignée de porte du véhicule.
Dans ce but, un premier aspect de la présente invention concerne un système d'entrée passive pour véhicule comprenant une étiquette d'identification d'un utilisateur externe au véhicule et une poignée de porte du véhicule équipée de moyens de communication sans fil avec l'étiquette et d'un détecteur de proximité de l'étiquette, caractérisé en ce que le détecteur de proximité est formé par les moyens de communication sans fil agencés pour détecter la présence ou non d'une inductance mutuelle entre lesdits moyens de communication assimilables à une première bobine et une étiquette assimilable à une deuxième bobine et pour anticiper une communication avec l'étiquette dont la présence est détectée avant toute action sur la poignée de porte. Ce système permet également de réduire la consommation de courant pour la fonction de détection qui est liée aux moyens de communication. La fusion des deux fonctions détecteur et communication permet enfin de réduire les coûts du système. En outre, la détection des modifications de l'inductance mutuelle entre le lecteur et l'étiquette permet d'atteindre une distance de détection la plus grande possible.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de communication sans fil et le détecteur de proximité d'une étiquette sont réalisés par fusion d'une couche matérielle de la poignée de porte. Une telle fusion des deux fonctions s'avèrent simple et peu coûteuse.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de communications sans fil comprennent une antenne haute fréquence et un lecteur de communication en champ proche intégré dans un même module de la poignée de porte et en ce que l'étiquette d'identification d'un utilisateur comprend une interface de communication en champ proche. L'avantage technique de l'utilisation d'un système de communication en champ proche, appelé encore système NFC, pour la communication entre la poignée de porte et l'étiquette d'identification d'un utilisateur permet de bénéficier d'une technologie fiable, sécurisée et normalisée directement applicable au domaine de l'automobile. Selon un mode de réalisation avantageux, le détecteur de proximité est apte à mesurer un déphasage entre un signal envoyé et un signal reçu par l'antenne en fonction de la présence ou non d'une étiquette dans le champ proche du lecteur. La mesure du déphasage du signal permet d'optimiser l'anticipation de la présence d'une étiquette dans la mesure où le déphasage est détecté avant même qu'il y ait assez d'énergie fournie par l'antenne à l'étiquette pour communiquer.
Un deuxième aspect de la présente invention concerne une poignée de porte d'un véhicule comprenant des moyens de
communication sans fil avec une étiquette externe d'identification d'un utilisateur, et un détecteur de proximité de l'étiquette, caractérisée en ce que le détecteur de proximité est formé par les moyens de communication sans fil agencés pour détecter la présence ou non d'une inductance mutuelle entre eux et une étiquette et pour anticiper une communication avec l'étiquette dont la présence est détectée.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de communication sans fil et le détecteur de proximité d'une étiquette sont réalisés par fusion d'une couche matérielle.
Un troisième aspect de la présente invention concerne un véhicule automobile muni d'un système d'entrée passive selon le premier aspect.
Un quatrième aspect de la présente invention concerne une méthode de déverrouillage d'un ouvrant de véhicule comprenant les étapes consistant à : (i) émettre un signal au moyen d'une antenne du lecteur placée dans un module dans une poignée de l'ouvrant ; (ii) détecter la présence d'une étiquette d'identification d'un utilisateur par modification du signal émis ; (iii) anticiper une communication entre le lecteur et l'étiquette en cas de détection de la présence d'une étiquette et déverrouiller l'ouvrant du véhicule en cas d'identification de l'étiquette détectée ; (iv) retourner à l'étape (i) en cas d'absence d'une étiquette. En effet, la mesure de la phase de l'antenne requiert environ 200 ms, ce qui est suffisant pour détecter un changement de phase du signal. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 , déjà décrite, représente un système d'entrée passive selon l'art antérieur ;
- la figure 2, déjà décrite, représente une poignée de porte d'un système d'entrée passive selon l'art antérieur ;
- la figure 3 représente un schéma bloc d'un système d'entrée passive selon un mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 4 représente les moyens de communication sans fil du système d'entrée passive selon un mode de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'invention sera décrite ci-après uniquement à titre d'exemples non limitatifs en relation avec les figures 3 et 4.
Tout d'abord, la figure 3 représente un schéma bloc d'un système d'entrée passive selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Le système d'entrée passive comprend un côté poignée de porte et un côté étiquette d'identification d'un utilisateur. Côté poignée de porte, le système comprend un lecteur de communication sans fil 10, de préférence un lecteur de communication en champ proche, et une antenne 12 permettant l'émission et la réception de signaux
radiofréquence. Le lecteur et l'antenne forment des moyens de
communication sans fil placés dans un module dans la poignée. Ces moyens de communication sans fil peuvent être assimilés à une première bobine 12, appelée bobine du lecteur. De l'autre côté, le système d'entrée passive comprend une étiquette 14 ou porte-clés dans lequel est intégré un dispositif d'identification de l'utilisateur (DIU) assimilable à une deuxième bobine 16, appelée bobine de l'étiquette. Afin de réduire l'électronique côté poignée, il est prévu de fusionner en une couche matérielle les moyens de communication sans fil comprenant en particulier l'antenne émettrice de données et le capteur de proximité d'un DIU. De cette manière, le détecteur de proximité bénéficie automatiquement d'une fonction de réveil, d'une consommation de courant réduite et d'une large gamme de détection grâce aux propriétés de l'antenne. La détection d'une étiquette à proximité du lecteur se fait par une mesure de déphasage 1 1 entre un signal SE envoyé par l'antenne et le signal reçu SR en retour suivant la présence ou non d'une étiquette. Ainsi, ce signal de retour n'a pas de décalage de phase lorsque aucune étiquette n'est présente à proximité de la poignée de porte. En revanche, lorsqu'une étiquette est à proximité de la poignée de porte, un décalage de phase est alors détecté.
Comme cela est illustré à la figure 3, le lecteur de communication en champ proche génère un champ radiofréquence RF qui est émis par l'intermédiaire de l'antenne 12. On choisira par exemple une antenne haute fréquence, 13,56 MHz, utilisée pour la communication en champ proche selon la norme ISO14443A et ISO15693.
La figure 4 représente le mode de communication sans fil entre le lecteur de communication en champ proche (INIT NFC) et l'étiquette d'identification de l'utilisateur (Cible NFC). Le lecteur génère un champ radiofréquence. L'antenne émet alors périodiquement (par exemple toutes les 200 ms) un signal SE pour détecter si une étiquette se trouve à proximité, c'est-à-dire dans le champ de communication de manière à anticiper une communication en vue de l'identification de l'utilisateur avant déverrouillage d'un ouvrant du véhicule. En cas de présence d'une étiquette munie d'une interface de communication en champ proche, elle répond selon un schéma classique de modulation de charge SR. De cette manière, comme mentionné précédemment le lecteur va mesurer le décalage de phase entre le signal émis et le signal reçu pour déterminer la présence ou non d'une étiquette à proximité.
Un objectif est d'optimiser et d'atteindre la plus grande distance de détection possible pour prévoir la présence de l'étiquette / porte-clés le plus en amont possible avant l'actionnement de la poignée de porte par l'utilisateur pour anticiper la communication, l'identification et le déverrouillage.
Comme mentionné précédemment, le système peut être assimilé à deux bobines, une bobine de lecteur et une bobine d'étiquette. Comme la théorie peut l'expliquer, quand une bobine est positionnée près d'une autre bobine, une inductance mutuelle (appelée M) est générée, de sorte que les paramètres physiques de la bobine de lecteur changent suivant la présence ou non d'une bobine d'étiquette. Cette inductance mutuelle dépend des paramètres physiques des deux bobines ainsi que d'autres paramètres. L'inductance mutuelle est donnée par l'équation suivante :
μϋπΝιΝ2 (abf
M 3 / 2
2(aZ +rZ)
avec M l'inductance mutuelle, μ0 la permittivité électrique, et N2 le nombre de spires de chacune des bobines, a le rayon de la bobine du lecteur, b le rayon de la bobine de l'étiquette, r la distance entre les deux bobines, i le courant traversant la bobine du lecteur et V la tension aux bornes de l'étiquette.
Dans un mode passif de communication en champ proche, l'idée consiste à utiliser l'effet de l'inductance mutuelle pour anticiper la présence de l'étiquette ou porte-clés. De cette manière, le lecteur peut détecter la présence d'une étiquette au maximum de la distance pour ce mode passif de communication en champ proche et ainsi d'assurer un temps suffisant pour anticiper et établir une communication en vue d'identifier l'étiquette avant toute action sur la poignée de porte. La détection et l'utilisation du facteur d'inductance mutuelle (M) peuvent être obtenues en vérifiant le facteur de résonance de l'antenne. Pour cela, il est avantageusement prévu comme cela est représenté à la figure 3, que le lecteur de communication en champ proche dispose d'une fonction d'optimisation de la puissance de sortie du lecteur, par exemple en accordant l'antenne avec des condensateurs variables 17 internes au lecteur. Dans ce but, le lecteur de communication en champ proche mesure la phase de l'antenne et utilise ensuite cette information comme détecteur de proximité d'une étiquette.
On comprendra que diverses modifications et / ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées

Claims

REVE N D I CATI O N S
1 . Système d'entrée passive pour véhicule comprenant une étiquette d'identification (14) d'un utilisateur externe au véhicule et une poignée de porte (1 ) du véhicule équipée de moyens de communication sans fil (10) avec l'étiquette et d'un détecteur de proximité de l'étiquette, caractérisé en ce que le détecteur de proximité est formé par les moyens de communication sans fil agencés pour détecter la présence ou non d'une inductance mutuelle entre lesdits moyens de communication assimilables à une première bobine (12) et une étiquette assimilable à une deuxième bobine (16) et pour anticiper une communication avec l'étiquette dont la présence est détectée avant toute action sur la poignée de porte.
2. Système d'entrée passive selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de communication sans fil (10) et le détecteur de proximité d'une étiquette sont réalisés par fusion d'une couche matérielle de la poignée de porte.
3. Système d'entrée passive selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens de communications sans fil (10) comprennent une antenne (12) haute fréquence et un lecteur de communication en champ proche intégré dans un module de la poignée de porte et en ce que l'étiquette d'identification (14) d'un utilisateur comprend une interface de communication en champ proche.
4. Système d'entrée passive selon la revendication 3, caractérisé en ce que le détecteur de proximité est apte à mesurer un déphasage entre un signal envoyé et un signal reçu par l'antenne en fonction de la présence ou non d'une étiquette dans le champ proche du lecteur.
5. Poignée de porte d'un véhicule comprenant des moyens de communication sans fil avec une étiquette externe d'identification d'un utilisateur, et un détecteur de proximité de l'étiquette, caractérisée en ce que le détecteur de proximité est formé par les moyens de communication sans fil agencés pour détecter la présence ou non d'une inductance mutuelle entre eux et une étiquette et pour anticiper une communication avec l'étiquette dont la présence est détectée.
6. Poignée de porte selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de communication sans fil et le détecteur de proximité d'une étiquette sont réalisés par fusion d'une couche matérielle.
7. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il est muni d'un système d'entrée passive selon l'une des revendications 1 à 4.
8. Méthode de déverrouillage d'un ouvrant de véhicule comprenant les étapes consistant à :
(i) émettre un signal au moyen d'une antenne du lecteur placée dans un module dans une poignée de l'ouvrant ;
(ii) détecter la présence d'une étiquette d'identification d'un utilisateur par modification du signal émis ;
(iii) anticiper une communication entre le lecteur et l'étiquette en cas de détection de la présence d'une étiquette et déverrouiller l'ouvrant du véhicule en cas d'identification de l'étiquette détectée ;
(iv) retourner à l'étape (i) en cas d'absence d'une étiquette.
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