WO2020182563A1

WO2020182563A1 - Antennenanordnung für ein fahrzeug

Info

Publication number: WO2020182563A1
Application number: PCT/EP2020/055648
Authority: WO
Inventors: Benjamin Kaplan; Guillaume Francois; Tim Schmitz
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-09-17
Also published as: DE202020005489U1; CN111936886A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug mindestens umfassend: - eine erste Antenne zum Empfang eines ersten von Satelliten eines Navigationssystems ausgesendeten Funksignals mit einer ersten Empfangseinheit zur Generierung von ersten Positionsdaten, - eine zweite Antenne zum Empfangen eines zweiten von Satelliten des Navigationssystems ausgesendeten Funksignals mit einer zweiten Empfangseinheit zur Generierung von zweiten Positionsdaten, - ein mit der ersten Empfangseinheit und mit der zweiten Empfangseinheit verbundenes Positionsmodul zum Empfang der ersten Positionsdaten von der ersten Empfangseinheit und der zweiten Positionsdaten von der zweiten Empfangseinheit, wobei das Positionsmodul zur Kombination der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten und zur Bestimmung einer geographischen Position eines Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne einen Abstand voneinander von mindestens einer halben Wellenlänge des ersten Funksignals aufweisen.

Description

Antennenanordnung für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einer Antennenanordnung und ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs.

Fahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Antennen für unterschiedliche Dienste ausgestattet. Derartige Fahrzeuge weisen oft ein System zur Navigation auf. Navigationssysteme bedienen sich dabei eines globalen Navigationssatellitensystem (GNSS). Bekannte Systeme sind beispielsweise das Global Positioning System (GPS) oder das GLObal Navigation Satellite System (GLONASS). Navigationssysteme werden im Fahrzeug zur Routenführung und zur Versorgung von weiteren Steuergeräten mit Routendaten und Positionsdaten eingesetzt. Die entsprechenden Antennen werden meist außerhalb des Fahrzeuginnenraums, wie z.B. an der Karosserie, befestigt.

Aus der US 20140176374 A1 ist eine sogenannte Shark-Fin-Antenne bekannt, deren Außengehäuse finnenförmig ausgebildet ist und die im Innern ein als Metallstreifen ausgebildetes Antennenelement aufweist. Es ist also bekannt, Navigationsantennen in ein finnenförmiges Gehäuse anzuordnen und diese auf dem Dach eines Fahrzeugs zu befestigen. Alternativ können Navigationsantennen innerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet werden, beispielsweise unterhalb des Armaturenbretts oder der Windschutzscheibe. Dabei ist es schwierig eine geeignete Position mit guter Sicht der Antenne auf die Navigationssignale zu finden.

Die US2009/121932 A1 offenbart ein Multi-antennen-GNSS-System. Das GNSS-System ist auf einem Fahrzeug installiert und besteht aus zwei Antennen. Eine erste Antenne ist in einer Windschutzscheibe und eine zweite ist in einer Heckscheibe platziert.

Aus der US 2010/045522 A1 sind mehrere Empfangsantennen bekannt, von denen mindestens eine Empfangsantenne Frequenzen empfangen kann, die eine andere Empfangsantenne nicht empfangen kann. Diese Empfangsantennen werden zur Bestimmung von Position und Orientierung in einem Navigationssystem verwendet.

Die DE 10 2010 041612 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Empfangseinheit zur Umwandlung eines analogen Empfangssignals in ein verlustfreies, transportables Digitalsignal. Das Kraftfahrzeug verfügt über zwei Antennen zum Empfang von Empfangssignalen.

Für die Verkehrssicherheit eines Fahrzeugs besteht eine zentrale Herausforderung darin, die Position eines Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Aktuelle Verfahren zur Positionsbestimmung basieren auf dem Empfang eines GNSS-Signals über eine am Dach angeordnete Navigationsantenne. Die bislang dem Fahrer zur Verfügung gestellten Positionsdaten seines Fahrzeugs sind häufig aufgrund von atmosphärischen Verzögerungen und abhängig vom Leistungsprofil der Antenne nicht präzise lokalisiert. Die Positionsdaten werden mit einem Fehler von z.B. 3 - 5 m generiert. Diese Präzision der Positionsdaten ist für eine einfache Anwendung ausreichend, sie reicht für aufwendige Anwendung wie autonomes Fahren nicht aus.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Antennenanordnung bereitzustellen, um die Genauigkeit der Bestimmung der geographischen Position eines Fahrzeugs zu erhöhen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Antennenanordnung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung für ein Fahrzeug umfasst mindestens die folgenden Merkmale: eine erste Antenne zum Empfang eines ersten von Satelliten eines Navigationssystems ausgesendeten Funksignals mit einer ersten Empfangseinheit zur Generierung von ersten Positionsdaten, eine zweite Antenne zum Empfangen eines zweiten von Satelliten des Navigationssystems ausgesendeten Funksignals mit einer zweiten Empfangseinheit zur Generierung von zweiten Positionsdaten, ein mit der ersten Empfangseinheit und mit der zweiten

Empfangseinheit verbundenes Positionsmodul zum Empfang der ersten Positionsdaten von der ersten Empfangseinheit und der zweiten Positionsdaten von der zweiten Empfangseinheit, wobei das

Positionsmodul zur Kombination der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten und zur Bestimmung einer geographischen Position eines Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne einen Abstand voneinander von mindestens einer halben Wellenlänge des ersten Funksignals aufweisen.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mehr als ein Funksignal zur

Bestimmung der geographischen Position vorliegt. Das Vorliegen von mindestens zwei Signalen und den daraus resultierenden ersten und zweiten Positionsdaten erhöht die Genauigkeit der Berechnung. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Antenne ermöglicht eine Dekorrelation des ersten Funksignals und des zweiten Funksignals. Mit anderen Worten, die Dekorrelation der Signale nimmt zu, je größer der Abstand zwischen der ersten Antennen und der zweiten Antenne ist. Dadurch ist es möglich Störungen beim Empfang der Funksignale oder Ungenauigkeiten z.B. durch den Einfluss der Ionosphäre der Erde auf die Laufzeit der Signale von dem Satelliten zu kompensieren.

Durch einen Abstand der ersten Antenne von mindestens einer halben Fahrzeuglänge zu der zweiten Antenne kann die Genauigkeit weiter optimiert werden. Für die Antennenanordnung ist es wichtig, dass eine Dekorrelation der Funksignal stattfindet, deshalb weist die erste Antenne einen Abstand von 0,1 bis 2,5 m, besonders bevorzugt 2 m, zu der zweiten Antenne auf.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung dient bevorzugt zur Navigation mit Hilfe von Naviagtionssatellitensystemen wie z.B. GNSS. Deshalb umfassen die ersten Positionsdaten und die zweiten Positionsdaten bevorzugt jeweils ein GNSS-Signal sowie einen ersten Gütefaktor oder einen zweiten Gütefaktor. Die Gütefaktoren dienen zur Kennzeichnung einer Güte des Signals, insbesondere des GNSS-Signals und werden bei der Bestimmung der geographischen Position eines Fahrzeugs verwendet. Wenn z. B. die Sichtlinie zwischen Satelliten und Antenne nicht störungsfrei verläuft, kann die Güte des Signals darunter leiden. Damit die Genauigkeit der Positionsdaten verbessert werden kann, werden beispielsweise Signale mit einem geringen Gütefaktor bei der Bestimmung der geographischen Position weniger gewichtet als Signale mit einem hohen Gütefaktor.

In einer Ausgestaltung kann das erste Funksignal eine erste Frequenz aufweisen und das zweite Funksignal eine zweite Frequenz, wobei die erste Frequenz und zweite Frequenz ungleich sind. Beispielsweise kann das erste Signal eine Frequenz aus dem sogenannten Frequenzband L1 bei z.B. 1575,42 MHz aufweisen. Das zweite Signal kann eine Frequenz aus dem sogenannten Frequenzband L2 bei z.B. 1227,6 MHz aufweisen.

Der Begriff„Positionsmodul“ und„Empfangseinheit“ im Sinne der Erfindung ist nicht auf eine Hardwarekomponente beschränkt, sondern kann vollständig oder teilweise in

Softwarekomponenten implementiert sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die erste Antenne und die Empfangseinheit sowie die zweite Antenne und die zweite Empfangseinheit jeweils eine physikalische Antenne.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die erste Antenne und die zweite Antenne unterschiedliche Antennencharakteristik auf. Dabei können sich die Antennen unterschiedliche Charakteristik bzgl. der Abstrahlung, Polarisation und der

Antenneneingangsimpedanz unterscheiden. Beispielsweise kann eine unterschiedliche Form der Antennen auf eine unterschiedliche Abstrahlungscharakteristik hinweisen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Antenne als eine Finnenantenne ausgebildet, wobei die Finnenantenne eine Leiterplatte mit einem GNSS- Patch-Antennenelement und ein finnenförmiges Gehäuse aufweist. Durch diese besonders robuste Ausführung kann die Antenne an der Karosserie, beispielsweise auf dem Dach eines Fahrzeugs, platziert werden, und so eine sehr günstige Sichtlinie zum Satelliten ermöglichen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die geographische Position eine Breitenangabe und eine Längenangabe. Mit diesen Angaben kann die Position eines Fahrzeugs eindeutig bestimmt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erste und/oder zweite Antenne eine an einem Substrat, insbesondere Glas, ausgebildete Antennenstruktur. Die Antennenstruktur kann dabei aus einer eingebrannten, elektrisch leitfähigen Paste ausgebildet sein. Dadurch, dass die Antennenstruktur aus einer elektrisch leitfähigen, fest auf dem Substrat

eingebrannten Paste ausgebildet wird, ist die Antennenstruktur handhabungsstabil und lagerungsstabil an dem Substrat befestigt. Die Ausdehnung und Form derartiger Antennen wirkt sich im Hinblick auf Windgeräusche und ästhetische Form eines Fahrzeugs nicht störend aus. Alternativ kann die Antennenstruktur aus einer elektrisch leitfähigen Struktur ausgebildet sein, die aus einer elektrisch leitfähigen Schicht durch einen beschichtungsfreien Trennbereich, insbesondere eine beschichtungsfreie Trennlinie, von einer umgebenden Schicht elektrisch isoliert ist. Derartige Antennenstrukturen sind besonders vorteilhaft wenn bereits elektrisch leitfähige Schichten an einer Fahrzeugscheibe angeordnet sind, wie beispielsweise bei elektrisch beheizbaren Scheiben und Scheiben mit integriertem Filter für Sonneneinstrahlung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die erste und/oder die zweite Antenne im Bereich einer Kante des Substrats angeordnet. Somit ist die erste und/oder zweite Antenne außerhalb eines Sichtfelds eines Fahrzeugführers.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Antenne als eine plane

Antennenstruktur ausgebildet, die zwischen zwei Scheiben angeordnet ist. Eine erste Scheibe kann als eine Innenscheibe und eine zweite Scheibe kann als eine Außenscheibe ausgebildet sein, wobei eine außenseitige Oberfläche (III) der Innenscheibe über mindestens eine Zwischenschicht mit einer innenseitigen Oberfläche (II) einer Außenscheibe verbunden ist. Die Außenscheibe, die Zwischenschicht und die Innenscheibe bilden eine

Verbundscheibe, die zur Abtrennung eines Innenraums, beispielsweise eines

Fahrzeuginnenraums, von einer äußeren Umgebung vorgesehen ist. In der äußeren

Umgebung (kurz Außenraum) befinden sich regelmäßig die Satelliten. Entsprechend werden die jeweiligen Oberflächen der Verbundscheibe definiert als innenseitige Oberfläche (II, IV), die dem Innenraum zugewandt sind. Als außenseitige Oberfläche (I, III) der Verbundscheibe werden die dem Innenraum abgewandte Oberflächen bezeichnet.

Durch die Bereitstellung der zweiten Antenne in oder an der Windschutzscheibe entfällt ein kostenintensiver Schritt der Ausstattung des Fahrzeugs mit zusätzlichen externen Antennen.

Alternativ kann die Antennenstruktur auch eine elektrisch leitfähige, insbesondere transparente Folie umfassen. Derartige Folien weisen eine kupfer-, Silber-, gold-, oder aluminiumhaltige Beschichtung auf, die auf einer Trägerfolie, beispielsweise polymere Trägerfolie wie Polyimid oder polyethylenterephthalat (PET) angeordnet sein können. Sie sind besonders vorteilhaft, da sie aus einer Einheit hergestellt werden können und während der Fertigung bequem und positionsgenau in die spätere Fahrzeugscheibe eingelegt werden können.

Als Innenscheibe und Außenscheibe sind im Grunde alle elektrisch isolierende Substrate geeignet, die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der Verbundscheibe mit Antennenstruktur thermisch und chemisch stabil sowie dimensionsstabil sind.

Die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe weisen bevorzugt eine relative Permittivität e_G, 1/2 von 2 bis 8 und besonders bevorzugt von 6 bis 8 auf. Bei derartigen relativen

Permittivitäten konnten besonders gute Empfangseigenschaften der Antenne erzielt werden.

Die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe enthalten bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe sind bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung der Verbundscheibe in einem Fahrzeug als Windschutzscheibe oder Heckscheibe. Als transparent im Sinne der Erfindung wird eine Scheibe verstanden, die eine Transmission im sichtbaren Spektralbereich von größer 70 % aufweist. Für Fahrzeugscheiben, die nicht im verkehrsrelevanten Sichtfeld des Fahrers liegen, beispielsweise für Dachscheiben, kann die Transmission aber auch viel geringer sein, beispielsweise größer als oder gleich 5%.

Die Dicke von Innenscheibe und/oder Außenscheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken von 0,4 mm bis 25 mm, bevorzugt 0,9 mm bis 2, 1 mm für Fahrzeugglas verwendet.

Die Zwischenschicht weist bevorzugt eine Minimaldicke von 0,4 mm bis 1 ,5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 ,0 mm auf. Mit Minimaldicke wird die Dicke an der dünnsten Stelle der Zwischenschicht bezeichnet, also typischerweise die Dicke an der Unterkante der Verbundscheibe. Verbundscheiben mit dünneren Zwischenschichten weisen häufig eine zu geringe Stabilität auf, um als Fahrzeugscheibe verwendet werden zu können.

Die Zwischenschicht ist bevorzugt transparent. Die Zwischenschicht enthält vorzugsweise mindestens einen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyethylenterephthalat (PET). Die Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharze, Acrylate, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder Copolymere oder Gemische davon enthalten. Die Zwischenschicht kann durch eine oder auch durch mehrere übereinander angeordnete Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke einer Folie bevorzugt von 0,025 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Die Zwischenschicht kann bevorzugt thermoplastisch sein und nach einer Lamination die Innenscheibe, die Außenscheibe und eventuelle weitere Zwischenschichten miteinander verkleben.

Eine solche erfindungsgemäße Antennenanordnung bietet den Vorteil, dass Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positionsdaten eines Fahrzeugs durch eine zweite Antenne erhöht werden können und gleichzeitig die ästhetische Form eines Fahrzeugs nicht negativ beeinflusst wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen

Antennenanordnung, wobei die erste Antenne an einem Fahrzeugdach angeordnet ist.

Die zweite Antenne ist bevorzugt an einer Fahrzeugscheibe, insbesondere einer

Windschutzscheibe, angeordnet, wobei die Windschutzscheibe des Fahrzeugs zur

Abtrennung eines Innenraums vorgesehen ist.

Die oben beschriebenen, verschiedenen Ausgestaltungen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antennenanordnung können in Alleinstellung oder in beliebiger

Kombination realisiert sein.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs, insbesondere mit folgenden Schritten:

Empfangen eines ersten Funksignal über eine erste Antenne und eines zweiten Funksignals über eine zweite Antenne, wobei die Funksignale von Satelliten eines Navigationssystems ausgesendete werden und die erste Antenne und die zweite Antenne einen Abstand voneinander von mindestens einer halben Wellenlänge des Funksignals aufweisen,

Weiterleiten erster Positionsdaten von einer ersten Empfangseinheit der ersten Antenne und zweiter Positionsdaten von einer zweiten

Empfangseinheit der zweiten Antenne an ein Positionsmodul,

Kombinieren der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten, und

Bestimmen einer geographischen Position eines Fahrzeugs anhand der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten. In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das erste Funksignal und das zweite Funksignal über die erfindungsgemäße Antennenanordnung empfangen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Es gelten die gleichen Vorteile und Ausgestaltungen wie in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Antennenanordnung beschrieben.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend näher erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen und Konfigurationen, sondern auch in anderen Kombinationen und Konfigurationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung,

Figur 2 eine Querschnittsdarstellung einer als plane Antennenstruktur ausgebildeten Antenne der erfindungsgemäßen Antennenanordnung,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer weiteren

Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung, und

Figur 4 eine schematische Darstellung einer als eine plane Antennenstruktur an einer Heckscheibe ausgebildeten Antenne der erfindungsgemäßen Antennenanordnung, und

Figur 5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer weiteren

Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung 2. Die Antennenanordnung 2 ist zum Empfang von Funksignalen 3, insbesondere eines GNSS-Signals, eines Satelliten 4, vorgesehen. Die Antennenanordnung umfasst aus einer ersten Antenne 2.1 und einer zweiten Antenne 2.2. Die erste Antenne 2.1 weist ein finnenförmiges Gehäuse auf. Im finnenförmigen Gehäuse befindet sich eine Leiterplatte mit einem GNSS-Patch-Antennenelement. Die erste Antenne 2.1 ist an der Fahrzeugkarosserie, insbesondere auf dem Dach, im Heckbereich des Fahrzeugs 1 befestigt. Das GNSS-Patch-Antennenelement verfügt über eine Patch-Antenne, die zur Verbindung mit einer ersten Empfangseinheit vorgesehen ist. Die erste Antenne 2.1 ist zum Empfang eines ersten Funksignals 3.1 vorgesehen. Die zweite Antenne 2.2 ist in einer Windschutzscheibe 5 des Fahrzeugs 1 integriert. Die zweite Antenne 2.2 ist zum Empfang eines zweiten Funksignals 3.2 vorgesehen.

In Figur 1 sendet symbolisch ein Satellit 4 eines Satellitennavigationssystems beispielsweise GPS Funksignale 3 zur Erde. Der Satellit sendet Funksignale 3 auf zwei Signalausbreitungswegen. Ein erstes Funksignal 3.1 wird über die erste Antenne 2.1 und ein zweites Funksignal 3.2 wird über die zweite Antenne 2.2 im Fahrzeug 1 empfangen. In Sichtlinien zwischen der ersten Antenne 2.1 und der zweiten Antenne 2.2 befindet sich kein Hindernis, sodass die Funksignale 3.1 und 3.2 auf zwei Ausbreitungswegen mit einem hohen Gütefaktor empfangen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungswege haben die Funksignale einen unterschiedlichen Gütefaktor. Beispielsweise kann die Verlängerung des Funksignals 3.2 auf dem Ausbreitungsweg zur zweiten Antenne 2.2 eine Änderung des Gütefaktors hervorrufen. Weitere Unterschiede im Güterfaktor des Funksignals 3.1 und 3.2 können atmosphärische Störungen und/oder hohe Bebauung/Gebirge in der Umgebung des Fahrzeugs 1 bewirken, da derartige Hindernisse eine indirekte Sichtlinie zum Satelliten zur Folge haben.

Des Weiteren sind beispielshaft weitere Komponente zur Verarbeitung der Funksignale 3 im Fahrzeug 1 vorgesehen. Die erste Antenne 2.1 ist an eine erste Empfangseinheit 15 gekoppelt und die zweite Antenne 2.2 ist an eine zweite Empfangseinheit 16 gekoppelt. Die Empfangseinheiten 15 und 16 weisen jeweils zumindest eine Verstärkerschaltung zur Verstärkung und einen Demodulator zur Demodulierung der empfangenen Funksignale 3 auf. Die erste Empfangseinheit 15 und die zweite Empfangseinheit 16 sind zur Generierung von Positionsdaten, insbesondere GNSS-Daten mit einem Gütefaktor, vorgesehen.

Ein mit der ersten Antenne 2.1 und zweiten Antenne 2.2 verbundenes Positionsmodul 17 kombiniert die ersten Positionsdaten der ersten Antenne 2.1 mit den zweiten Positionsdaten der zweiten Antenne 2.2. Das Positionsmodul 17 ist dazu vorgesehen durch Nutzung von Verfahren und Algorithmen aus der Kombination der Positionsdaten eine geographische Position des Fahrzeugs 1 zu bestimmen. Basierend auf den ersten Positionsdaten und zweiten Positionsdaten bestimmt das Positionsmodul 17 die geographische Position des Fahrzeugs 1 und leitet die geographische Position an ein im Fahrzeug 1 befindliches

Navigations-Gerät 18 weiter.

Das Positionsmodul 17, die erste Empfangseinheit 15 und die zweite Empfangseinheit 16 können als ein oder mehrere beliebige Mikrocontroller oder Prozessor ausgebildet sein. Das Positionsmodul 17, die erste Empfangseinheit 15 und die zweite Empfangseinheit 16 können auch als Softwarekomponente realisiert sein, die für eine Hardwarekomponente

programmiert ist.

Figur 2 zeigt eine Querschnittdarstellung der zweiten Antenne 2.2 in einer Windschutzscheibe 5. Windschutzscheibe 5 ist eine Verbundscheibe 6 bestehend aus einer Innenscheibe 7, die über eine Zwischenschicht 8 mit einer Außenscheibe 9 verbunden ist. Die Abmessungen der Windschutzscheibe betragen beispielsweise 0,9 m x 1 ,5 m. Die Innenscheibe 7 ist dafür vorgesehen, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein, so dass eine innenseitige Oberfläche IV der Innenscheibe 7 vom Innenraum des Fahrzeugs zugänglich ist. Eine außenseitige Oberfläche I der Außenscheibe 9 weist nach außen hin. Innenscheibe 7 und Außenscheibe 9 bestehen beispielsweise aus Natron-Kalkglas. Die Dicke der Innenscheibe 7 beträgt 1 ,6 mm und die Dicke der Außenscheibe 9 beträgt 2, 1 mm. Die Zwischenschicht 8 ist eine thermoplastische Zwischenschicht und besteht beispielsweise aus Polyvinylbutyral (PVB) mit einer Dicke von 0,76 mm.

An einem oberen Seitenrand der Windschutzscheibe 5 sind die zweite Antenne 2.2 und eine dazugehörige Grundplatte 10 angeordnet. Die zweite Antenne 2.2 ist als eine plane Antennenstruktur ausgebildet. Die zweite Antenne 2.2 besteht in diesem Beispiel aus einer aufgedruckten und eingebrannten elektrischen leitfähigen Paste, die überwiegend Silberpartikeln und Glasfritten enthält. Die Antenne 2.2 ist auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 7 angeordnet. Die Antenne 2.2 weist einen rechteckigen Grundkörper auf mit einer Länge von ca. 36 mm und einer Breite von ca. 34 mm. Die Grundplatte 10 dient als Massefläche und ist auf der innenseitigen Oberfläche IV der Innescheibe 7 angeordnet. Die Grundplatte 10 kann beispielsweise als eine Kupferfolie mit einer Dicke von 100 pm ausgebildet sein. Die Grundplatte 10 hat eine rechteckförmige Grundfläche mit einer Breite von 6 cm und einer Länge von 13 cm. Die Grundplatte kann den Bereich einer orthogonalen Projektion der Antenne 2.2 bezüglich der Innenscheibe 7 überragen.

Die zweite Antenne 2.2 ist über eine elektrische Leitungsverbindung 11 mit einer Signalleitung 12 eines Folienleiters 13 gekoppelt. Der Folienleiter 13 umfasst drei Innenleiter, wobei die Signalleitung 12 von zwei Schirmungen umgeben ist, die einseitig oder beidseitig von einer Isolierung, beispielsweise einer Polymer-Folie, ummantelt sind. Die beiden Schirmungen sind auf der innenseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 7 mit der Grundplatte 10 über eine elektrische Leitungsverbindung 11 elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Leitungsverbindung 1 1 ist ein elektrisch leitfähiger Kleber oder eine Lötstelle.

Der Folienleiter 13 weist weiterhin ein Anschlusselement 14 auf. Das Anschlusselement 14 ist ein koaxialer Stecker, z.B. ein Sub-Miniature-A (SMA), der zur Verbindung mit einer Empfangselektronik eines GNSS-Geräts vorgesehen ist. Die zweite Antenne 2.2 ist z.B. dazu geeignet ein GPS-Signal mit einem L1 -Frequenzband von 1575,42 MHz oder mit einem L2-Frequenzband von 1227,6 MHz zu empfangen.

Die zweite Antenne 2.2 und die Grundplatte 10 sind in einem Bereich der Windschutzscheibe 5 angeordnet, in dem auf der innenseitige Oberfläche II der Außenscheibe 9 ein schwarzer Abdeckdruck 21 angeordnet ist. Der Abdeckdruck 21 ist undurchlässig für Licht und verhindert von außen die Durchsicht auf die Antenne 2.2 und die Grundplatte 10. Für elektromagnetische Wellen, insbesondere im Frequenzbereich der zweiten Antenne 2.2, ist der Abdeckdruck 21 durchlässig.

In dem in der Figur 3 gezeigten Fahrzeug 1 wird eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung 2 veranschaulicht. Im Unterschied zur Figur 1 ist die erste Antenne 2.1 nicht als Finnenantenne sondern als eine plane Antenne an einer Heckscheibe 5 integrierte Antenne 2.1 ausgebildet.

Figur 4 zeigt eine Querschnittdarstellung der ersten Antenne 2.1 aus Figur 3 an einer Heckscheibe 19. Im Unterschied zur Figur 2 umfasst die Heckscheibe 19 lediglich eine Innenscheibe 7, die erste Antenne 2.1 , ein Trägerelement 20 und eine Grundplatte 10. Die Heckscheibe 19 trennt einen Fahrzeuginnenbereich des Fahrzeugs 1 von einem Außenraum. Die erste Antenne 2.1 ist als eine plane Antennenstruktur ausgebildet.

Die erste Antenne 2.1 ist auf der innenseitigen Oberfläche IV, an einem oberen Seitenrand der Heckscheibe 19 angeordnet und besteht in diesem Beispiel aus einer aufgedruckten und eingebrannten elektrischen leitfähigen Paste, die überwiegend aus Silberpartikeln und Glasfritten enthält. Die innenseitige Oberfläche IV ist dem Satelliten 4 abgewandte Oberfläche der Heckscheibe 19. Das Trägerelement 20 weist eine außenseitige Oberfläche V auf, die in Richtung des Außenraums gerichtet ist. Der außenseitigen Oberfläche V gegenüber weist das Trägerelement 20 eine innenseitige Oberfläche VI auf. Die Grundplatte 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf der innenseitigen Oberfläche VI des Trägerelements 20 angeordnet.

Die erste Antenne 2.1 weist einen rechteckigen Grundkörper auf mit einer Länge von ca. 36 mm und einer Breite von ca. 34 mm. Die Grundplatte 10 dient als Massefläche und kann beispielsweise als eine Kupferfolie mit einer Dicke von 100 pm ausgebildet sein. Die Grundplatte 10 hat eine rechteckförmige Grundfläche mit einer Breite von 6 cm und einer Länge von 13 cm. Die erste Antenne 2.1 ist über eine elektrische Leitungsverbindung 1 1 mit einer Signalleitung 12 eines Folienleiters 13 gekoppelt. Die beiden Schirmungen des Folienleiters 13 sind mit der Grundplatte 10 über eine elektrische Leitungsverbindung 11 elektrisch leitend verbunden.

Die erste Antenne 2.1 ist dazu vorgesehen ein GPS-Signal mit einer L1 Frequenz von 1575,42 MHZ oder L2 Frequenz von 1227,6 MHz zu empfangen.

Figur 5 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung 2. Im Unterschied zur Figur 1 ist die erste Antenne 2.1 nicht am Dach sondern im äußeren Heckbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet.

Die Antennenanordnung 2 zeigt in eingebauten Zustand insbesondere in einem Frequenzbereich L1 von 1 ,5 GHz bis 1 ,65 GHz deutlich bessere Ergebnisse bei der Bestimmung von geographischen Positionsdaten eines Fahrzeugs im Hinblick auf Genauigkeit als Fahrzeuge mit lediglich einer Navigationsantenne. Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.

Bezugszeichenliste:

1 Fahrzeug

2 Antennenanordnung

2.1 erste Antenne

2.2 zweite Antenne

3 Funksignale

3.1 erstes Funksignal

3.2 zweites Funksignal

4 Satellit

5 Windschutzscheibe

6 Verbundscheibe

7 Innenscheibe

8 Zwischenschicht

9 Außenscheibe

10 Grundplatte

11 Leitungsverbindung

12 Signalleitung

13 Folienleiter

14 Anschlußelement

15 erste Empfangseinheit

16 zweite Empfangseinheit

17 Positionsmodul

18 Navigationsgerät

19 Heckscheibe

20 Trägerelement

21 Abdeckdruck

I außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 9

II innenseitige Oberfläche der Außenscheibe 9

III außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 7

IV innenseitige Oberfläche der Innenscheibe 7

V außenseitige Oberfläche des Trägerelements 20

VI innenseitige Oberfläche des Trägerelements 20

Claims

Patentansprüche

1. Antennenanordnung (2) für ein Fahrzeug (1) mindestens umfassend:

eine erste Antenne (2.1) zum Empfang eines ersten von Satelliten eines Navigationssystems ausgesendeten Funksignals (3.1) mit einer ersten Empfangseinheit (15) zur Generierung von ersten

Positionsdaten,

eine zweite Antenne (2.2) zum Empfangen eines zweiten von Satelliten des Navigationssystems ausgesendeten Funksignals (3.2) mit einer zweiten Empfangseinheit (16) zur Generierung von zweiten

Positionsdaten,

ein mit der ersten Empfangseinheit (15) und mit der zweiten

Empfangseinheit (16) verbundenes Positionsmodul (17) zum Empfang der ersten Positionsdaten von der ersten Empfangseinheit (15) und der zweiten Positionsdaten von der zweiten Empfangseinheit (16), wobei das Positionsmodul (17) zur Kombination der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten und zur Bestimmung einer

geographischen Position eines Fahrzeugs (1) vorgesehen ist, wobei die erste Antenne (2.1) und die zweite Antenne (2.2) einen Abstand voneinander von mindestens einer halben Wellenlänge des ersten Funksignals (3.1) aufweisen.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1 , wobei die erste Antenne (2.1) einen Abstand von mindestens einer halben Fahrzeuglänge zu der zweiten Antenne (2.2) aufweist.

3. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antenne (2.1) einen Abstand von 0,1 bis 2,5 m, besonders bevorzugt 2 m, zu der zweiten Antenne (2.2) aufweist.

4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Positionsdaten ein GNSS-Signal und einen ersten Gütefaktor und die zweiten Positionsdaten ein GNSS-Signal und einen zweiten Gütefaktor umfassen.

5. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antenne (2.1) und die zweite Antenne (2.2) unterschiedliche Antennencharakteristik aufweisen.

6. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antenne (2.1) als eine Finnenantenne ausgebildet ist, wobei die Finnenantenne eine Leiterplatte mit einem GNSS-Patch-Antennenelement und ein finnenförmiges Gehäuse aufweist.

7. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Antenne (2.2) eine auf einem Substrat, insbesondere Glas, ausgebildete

Antennenstruktur umfasst.

8. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Antenne (2.2) als eine plane Antennenstruktur ausgebildet ist, die zwischen zwei Scheiben angeordnet ist.

9. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

geographische Position eine Breitenangabe und eine Längenangabe umfasst.

10. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Funksignal (3.1) eine erste Frequenz aufweist und das zweite Funksignal (3.2) eine zweite Frequenz aufweist und wobei die erste Frequenz und zweite Frequenz ungleich sind.

11. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Antenne (2.2) an oder in einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angeordnet ist.

12. Fahrzeug mit einer Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antenne (2.1) an einem Fahrzeugdach angeordnet ist.

13. Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die zweite Antenne (2.2) an einer

Fahrzeugscheibe, insbesondere einer Wndschutzscheibe (5), angeordnet ist.

14. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs mit folgenden Schritten:

Empfangen eines ersten Funksignal (3.1) über eine erste Antenne (2.1) und eines zweiten Funksignals (3.2) über eine zweite Antenne (2.2), wobei die Funksignale (3) von Satelliten eines Navigationssystems ausgesendete werden und die erste Antenne (2.1) und die zweite Antenne (2.2) einen Abstand voneinander von mindestens einer halben Wellenlänge des Funksignals aufweisen,

Weiterleiten erster Positionsdaten von einer ersten Empfangseinheit (15) der ersten Antenne (2.1) und zweiter Positionsdaten von einer

Empfangseinheit (16) der zweiten Antenne (2.2) an ein Positionsmodul, Kombinieren der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten, und

Bestimmen einer geographischen Position eines Fahrzeugs (1) anhand der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten.

15. Ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft.