WO2023138824A1 - Ultra-breitband-ortungsverfahren für eine in einem kraftfahrzeug angeordnete ortungsvorrichtung, ortungsvorrichtung sowie kraftfahrzeug mit derselben - Google Patents

Ultra-breitband-ortungsverfahren für eine in einem kraftfahrzeug angeordnete ortungsvorrichtung, ortungsvorrichtung sowie kraftfahrzeug mit derselben Download PDF

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Özgür Mutlu
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Mercedes-Benz Group AG
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    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
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    • G07C2209/63—Comprising locating means for detecting the position of the data carrier, i.e. within the vehicle or within a certain distance from the vehicle

Definitions

  • the invention relates to an ultra-broadband locating method for a locating device arranged in a motor vehicle.
  • Ultra-wideband locating methods are described in DE 10 2017 121 582 A1 and DE 10 2020 114277 A1.
  • DE 10 2017 121 582 A1 data packets sent by ultra-broadband radio modules within ultra-broadband data communication are used to determine positions of an object moving relative to a station.
  • DE 102020 114 277 A1 describes the use of an ultra-broadband location and distance measurement, a so-called ultra-broadband radio radar, for determining the position of an object moving relative to a station.
  • a disadvantage of the known procedures for determining positions of an approaching object is that they work relatively imprecisely.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved or at least another embodiment for an ultra-broadband locating method.
  • this object is achieved in particular by the subject matter of the independent claims.
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the description.
  • the basic idea of the invention is to combine the determination of a position of the object based on ultra-wideband data communication with the determination of a position of an object based on ultra-wideband location and distance measurement (ultra-wideband radio radar) in a common method in order to improve the accuracy of the determination of positions of an object moving relative to a station.
  • an ultra-wideband locating method for a locating device arranged in a motor vehicle is proposed, which is characterized by the following steps, namely 1) establishment of a bidirectional, in particular on the ultra-wideband radio standard (from the English Ultra-wideband communication protocol aka Car Connectivity Consortium) based, ultra-wideband data communication between said locating device and at least one object approaching the motor vehicle, ultra-broadband-capable of communication by means of the locating device .
  • First positions and/or trajectories of the at least one object relative to the motor vehicle are determined using the locating device based on data packets exchanged in particular between the at least one object and the locating device as part of the established ultra-broadband data communication.
  • an ultra-broadband location and distance measurement is carried out by means of the locating device, with second positions and/or trajectories of the at least one object being determined relative to the motor vehicle by means of the locating device, in that at least one ultra-broadband radio transmission signal is emitted by means of the locating device and its backscatter radio signals reflected by the at least one object are recorded with a time delay.
  • the ultra-wideband locating method specifies a fusion of two locating and distance measurement methods for determining positions and/or trajectories of an object approaching the motor vehicle, namely the combination of ultra-wideband data communication and ultra-wideband locating and distance measurement (so-called ultra-wideband radio radar).
  • ultra-wideband radio radar ultra-wideband radio radar
  • their respective procedural advantages can be optimally used. That has in particular the advantage that the accuracy of the determination of the positions and/or trajectories of the at least one object relative to the motor vehicle or relative to the locating device is significantly improved compared to the accuracies of conventional locating and distance measuring methods that have been achievable since then.
  • system functions of the motor vehicle can be activated in a targeted manner and with a long lead time, which in particular increases the comfort for a user of the motor vehicle.
  • ultra-broadband radio technology can preferably be to establish bidirectional data communication, referred to here as ultra-broadband data communication, between two communication partners capable of ultra-broadband communication for the exchange of data, in particular data packets.
  • ultra-broadband data communication can be established bidirectional data communication, referred to here as ultra-broadband data communication, between two communication partners capable of ultra-broadband communication for the exchange of data, in particular data packets.
  • location and distance measurement can be provided in that ultra-broadband radio transmission signals are emitted and then their reflected backscatter radio signals are detected with a time delay. In practice, this is also referred to as ultra-wideband-based ultra-wideband radar.
  • First positions and/or second positions of the at least one object are expediently determined together with associated trajectories as part of the ultra-wideband locating method.
  • the invention understands the term “trajectories” expediently in the sense of a predicted trajectory curve of the at least one object in first positions and/or in second positions of the at least one object. According to the invention it is provided that said trajectories are determined using the determined first positions and/or second positions by means of the locating device. According to the invention, a future position of the at least one object is predicted relatively accurately using the first positions and/or second positions and the associated trajectories. According to the invention, a computing unit, described below, of the locating device is used to determine said trajectories.
  • the ultra-broadband locating method is carried out in two stages, in particular by first establishing bidirectional ultra-broadband data communication using the locating device and then subsequently, and in particular additionally, carrying out an ultra-broadband locating and distance measurement using the locating device.
  • relatively rough first positions of the at least one object are initially determined, ie a rough localization of the at least one object is implemented.
  • relatively precise second positions of the at least one object are determined during the ultra-broadband location and distance measurement, so that one can also speak of fine localization of the at least one object.
  • ultra-broadband data communication and ultra-broadband location and distance measurement can be used in a targeted manner in such a way that the accuracy that can be achieved within the framework of the proposed ultra-broadband location method, with which the first positions and second positions of the at least one object can be determined, is optimized.
  • the ultra-wideband data communication is established between the locating device and the at least one object as soon as the latter is within a predetermined or specifiable communication range from the locating device.
  • the communication range expediently describes a distance predetermined by radio technology by the locating device and the at least one object, within which ultra-broadband data communication can be established. Said distance can be set, for example, by specifying a transmission power of the locating device and/or the at least one object.
  • the procedure proposed above enables ultra-broadband data communication between the locating device and an object approaching the locating device or the motor vehicle as early as possible, so that there is still a relatively large distance between the at least one object and the motor vehicle when the ultra-broadband data communication is established.
  • This has the advantage that a relatively long period of time remains to determine further positions of the at least one object and for further actions, for example the activation of system functions of the motor vehicle.
  • the said second positions and/or trajectories of the at least one object relative to the motor vehicle are determined as soon as the at least one object falls below a predetermined or specifiable distance between itself and the motor vehicle that describes an approach zone running around the motor vehicle.
  • said second positions and/or trajectories of the at least one object are determined relative to the motor vehicle if the at least one object corresponds to this distance.
  • relatively precise second positions of the at least one object are determined at least within a predefinable proximity zone around the motor vehicle during the ultra-wideband location and distance measurement. Said distance can expediently be adjusted by specifying a radar transmission power of the locating device.
  • the ultra-wideband locating method is expediently characterized in that, in order to determine the first positions and/or trajectories of the at least one object relative to the motor vehicle, the exchanged data packets are evaluated using a runtime measurement known as TOF (Time Of Flight), in the context of which runtimes of data packets between the at least one object and the locating device are determined.
  • TOF Time Of Flight
  • the at least one object is realized by a mobile unit capable of ultra-broadband communication.
  • said mobile unit is realized by a mobile terminal device, for example by a so-called intelligent key (smart key) or a mobile phone (smartphone) or a so-called CoD, i.e. a smart device owned by the user of the motor vehicle (consumer owned smart device).
  • a smart device owned by the user of the motor vehicle (consumer owned smart device).
  • first positions and/or trajectories of the at least one object and the second positions and/or trajectories of the at least one object are determined by a computing unit of the locating device arranged in the motor vehicle or by an external computing unit that is or can be connected to the motor vehicle via radio.
  • the processing unit expediently forms a central processing unit of the motor vehicle or at least a part thereof, for example it is a control device.
  • the computing unit is also expediently set up to carry out the ultra-wideband locating method.
  • the locating device is provided with ultra-broadband transmitting and receiving units installed in the motor vehicle.
  • These ultra-wideband transmitting and receiving units are each set up to be operated in a first operating mode in which bidirectional ultra-wideband data communication, in particular based on the ultra-wideband radio standard, can be established, and in a second operating mode in which ultra-wideband location and distance measurement, in particular based on ultra-wideband, can be carried out.
  • the ultra-broadband transmitting and receiving units are each operated either in the first operating mode or in the second operating mode depending on the determined positions of the at least one object. Provision can furthermore be made for all ultra-wideband transmission and reception units to be operated simultaneously or at least one ultra-wideband transmission and reception unit to be operated in the first operating mode at the start of the ultra-wideband location method. Furthermore, all ultra-wideband transmission and reception units can be operated simultaneously or at least one ultra-wideband transmission and reception unit can be operated in the first operating mode if ultra-wideband data communication between at least one of these ultra-wideband transmission and reception units and at least one is within a predetermined or predeterminable communication range of the locating device located object is established or can be established.
  • At least one ultra-broadband transmission and reception unit can be operated in the second operating mode if at least one object falls below a predetermined or predeterminable distance between this at least one ultra-broadband transmission and reception unit and the at least one object that describes an approach zone running around the motor vehicle.
  • At least one ultra-broadband transmitting and receiving unit is expediently operated in the second operating mode when at least one object is in the immediate vicinity of this ultra-broadband transmitting and receiving unit.
  • a switchover time so to speak, can be implemented with simple means at which the ultra-wideband transmitting and receiving units switch from the first operating mode to the second operating mode.
  • the locating device or at least one ultra-broadband transmitting and receiving unit of the locating device is operated in a pulsed manner.
  • the locating device or the at least one ultra-wideband transmitting and receiving unit is expediently provided with a transmission device which is set up to emit pulsed ultra-wideband radio transmission signals and is configured to emit pulsed ultra-wideband radio transmission signals that are only a few nanoseconds long.
  • the locating device or the at least one ultra-broadband transmitting and receiving unit is provided with a receiving device set up to receive backscatter radio signals, which is expediently set up to detect time-delayed pulsed backscattered signals of the previously emitted pulsed ultra-broadband transmission radio signals.
  • the ultra-wideband transmitting and receiving unit thus implements in particular a type of ultra-wideband radar unit.
  • This has the advantage that the first and/or second positions of the at least one object can be determined relatively accurately.
  • an access system arranged in the motor vehicle and connected to the locating device in a communicative manner for locking and unlocking and/or for actively opening a vehicle door of the motor vehicle is controlled by means of the locating device as a function of the determined first positions and/or trajectories and/or second positions and/or trajectories of the at least one object.
  • a position of at least one object relative to the motor vehicle can be determined by means of the ultra-broadband locating method and, depending on this, a vehicle door of the motor vehicle can be locked or unlocked or actively opened, for example.
  • a locating device which has at least one ultra-wideband transmission and reception unit, a processing unit and a computer-readable storage medium, the latter comprising instructions which, when executed by the processing unit, cause the locating device to carry out the ultra-wideband locating method according to the above description.
  • the locating device can be installed in particular in motor vehicles, so that the said ultra-broadband locating method can be carried out there.
  • installation is not limited to motor vehicles, rather the proposed locating device can be used in other mobile applications, such as in rail vehicles, airplanes, ships, but also in immobile applications in buildings.
  • the aforesaid locating device is expediently characterized in that the at least one ultra-broadband transmitting and receiving unit is equipped with a transmitting device and a receiving device.
  • the transmission device is expediently set up to emit ultra-wideband transmission radio signals.
  • the receiving device is expediently set up to detect time-delayed backscatter radio signals of the previously emitted ultra-wideband radio transmission signals and/or radio response signals of at least one object.
  • the locating device or the at least one ultra-broadband transmitting and receiving unit thus expediently implements an ultra-broadband communication unit as well as an ultra-broadband radar unit. This specifies an advantageous embodiment for ultra-wideband transmission and reception units.
  • the locating device or the at least one ultra-broadband transmission and reception unit can expediently be provided with a pulse transmission device set up to emit pulsed ultra-broadband transmission radio signals.
  • the pulse transmission device is expediently set up to emit pulsed ultra-wideband transmission radio signals that are only a few nanoseconds long.
  • the locating device or the at least one ultra-wideband transmitting and receiving unit can be provided with a pulse receiving device set up to receive pulsed ultra-broadband radio transmission signals, which is expediently set up to detect time-delayed pulsed backscatter radio signals of the previously emitted pulsed ultra-wideband radio transmission signals and/or reply radio signals of at least one object.
  • the ultra-broadband transmitting and receiving unit thus expediently implements a type of combined ultra-broadband communication unit and pulsed ultra-broadband radar unit. This has the advantage that the first and/or second positions of the at least one object can be determined relatively accurately.
  • the locating device or said ultra-broadband transmitting and receiving units of the locating device are expediently equipped and/or connected to communicate with an internal system clock and/or a pulse wave generator and/or a radio signal amplifier and/or a wave delay detector in addition to the transmitting and receiving devices explained above.
  • a motor vehicle which has a locating device according to the preceding description, the at least one ultra-broadband transmitter and receiver unit of which is fixed in place on the motor vehicle.
  • the motor vehicle also has an access system for locking and unlocking and/or for actively opening at least one vehicle door and/or a hood of the motor vehicle.
  • the locating device communicates with the access system and is set up to actuate the access system as a function of determined first positions and/or trajectories and/or second positions and/or trajectories of the at least one object.
  • the ultra-wideband transmitting and receiving units of the locating device can be arranged symmetrically on the motor vehicle, in particular with respect to a central axis of the motor vehicle, for example in the area of a bumper of the motor vehicle and/or in the area of the A pillars of the motor vehicle and/or in the area of the B pillars of the motor vehicle and/or in the area of the C pillars of the motor vehicle.
  • the locating device is also expediently implemented by six separate ultra-broadband transmission and reception units.
  • the ultra-broadband transmitting and receiving units can also be expediently connected to communicate with one another and expediently with the aforesaid computing unit of the locating device and an access system installed in the motor vehicle for locking and unlocking and/or for actively opening a vehicle door of the motor vehicle, which will be discussed below.
  • the at least one object is expediently implemented by a mobile unit capable of ultra-broadband communication.
  • said mobile unit is realized by a mobile terminal, for example by a so-called intelligent key (smart key) or a mobile phone (smartphone) or a so-called CoD, i.e. a smart device owned by the user of the motor vehicle (consumer owned smart device).
  • a smart key i.e. a smart device owned by the user of the motor vehicle (consumer owned smart device).
  • the present invention expediently relates to an ultra-broadband locating method for a locating device arranged in a motor vehicle, with the steps: 1) establishing bidirectional ultra-broadband data communication between the locating device and at least one object capable of ultra-broadband communication approaching the motor vehicle using the locating device, with first positions and/or trajectories of the at least one object relative to the motor vehicle being determined using data packets exchanged as part of the ultra-broadband data communication by means of the locating device are determined, and 2) performing an ultra-wideband location and distance measurement by means of the locating device, wherein second positions and / or trajectories of the at least one object relative to the motor vehicle are determined by means of the locating device by using the locating device at least one Ultra-wideband radio transmission signal emitted and delayed whose backscatter radio signals are detected by at least one object.
  • the invention also advantageously relates to a locating device for carrying out said ultra-broadband locating method and, in particular,
  • FIG. 1 is a top view of a motor vehicle, drawn in purely symbolically, with a locating device for carrying out the ultra-broadband locating method according to the invention
  • FIG. 2 shows a flowchart of the ultra-wideband locating method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle designated overall by the reference number 2 in a plan view with a locating device 3 set up for carrying out the ultra-broadband locating method 1 according to the invention, the purely exemplary six separate ultra-broadband transmitting and receiving units 15 indicated by boxes, a computing unit 14 also indicated by a box and a computer-readable one integrated in the computing unit 14 has storage medium.
  • the ultra-broadband transmitter and receiver units 15 are each fixed to the motor vehicle 2, for example, two of them are fixed symmetrically with respect to a central axis (not shown) of the motor vehicle 2 in the area of a front bumper 18 of the motor vehicle 2 and in the area of the B-pillars 20 of the motor vehicle 2 and in the area of the C-pillars 21 of the motor vehicle 2 or in the area of a rear bumper of the motor vehicle 2.
  • Said integrated storage medium has commands which, when executed by the computing unit 14, cause the locating device 3 to carry out the ultra-broadband locating method 1 described below.
  • the motor vehicle 2 from FIG. 1 also has a number of vehicle doors 23 and an access system 22 for locking and unlocking and/or for actively opening the vehicle doors 23 .
  • Said components of the locating device 3 are communicatively connected to the access system 22 so that they can be actuated within the scope of the ultra-broadband locating method 1 by means of the locating device 3 .
  • an ultra-wideband-communicating mobile unit 13 provision is made for bidirectional ultra-wideband data communication 7 to take place between the locating device 3, i.e. the ultra -Broadband- transmitting and receiving units 15, and the at least one object 4 is established by means of the locating device 3 as soon as the at least one object 4 is within a predetermined or specifiable communication range to the locating device 3.
  • first positions and trajectories 5 of the at least one object 4 relative to motor vehicle 2 are determined using data packets 8 exchanged between the at least one object 4 and the locating device 3 as part of the ultra-broadband data communication 7 using the computing unit 14 of the locating device 3.
  • the exchanged data packets 8 can be evaluated using a runtime measurement known as TOF (time of flight) by measuring the runtimes of such data packets 8 between the at least one object 4 and the ultra-broadband transmitting and receiving units 15 of the locating device 3.
  • TOF time of flight
  • the first positions and trajectories 5 can additionally or alternatively evaluated by triangulation.
  • relatively rough first positions and trajectories 5 of the at least one object 4 are initially determined as part of the established ultra-broadband data communication 7 as part of the ultra-broadband locating method 1, ie a rough localization is implemented.
  • an ultra-wideband localization and distance measurement 9 is carried out by means of the locating device 3, i.e. by means of the ultra-wideband transmitting and receiving units 15, which could also be referred to as ultra-wideband radio radar.
  • At least one ultra-wideband radio transmission signal 30 is first emitted by means of the locating device 3, ie by means of the ultra-wideband transmitting and receiving units 15, and then its backscatter radio signals 31 reflected by the at least one object 4 are detected with a time delay.
  • second positions and trajectories 6 of the at least one object 4 relative to the motor vehicle 2 are determined by means of the computing unit 14 of the locating device 3 .
  • relatively precise second positions and trajectories 6 of the at least one object 4 are determined as part of the ultra-broadband location and distance measurement 9 (ultra-broadband radio radar) carried out, so that one can also speak of a fine localization of the at least one object 4.
  • a vehicle door 23 of motor vehicle 2 for example, and/or other system functions of motor vehicle 2 can then be activated in a targeted manner with a long lead time, which in particular increases the comfort for a user of motor vehicle 2.
  • the ultra-broadband transmission and reception units 15 of the locating device 3 are each set up to, in a first operating mode 16, in which a bidirectional ultra-B broadband data communication 7 is established or can be established, and to be operated in a second operating mode 17 in which an ultra-broadband location and distance measurement 9 is carried out or can be carried out.
  • a first operating mode 16 in which a bidirectional ultra-B broadband data communication 7 is established or can be established
  • a second operating mode 17 in which an ultra-broadband location and distance measurement 9 is carried out or can be carried out.
  • provision can be made for the ultra-wideband transmitting and receiving units 15 to pulse in the second operating mode 17 (ultra-wideband radio radar). operate.
  • the ultra-wideband transmitting and receiving units 15 are each equipped with a transmitting device 24 set up for emitting pulsed ultra-broadband transmitted radio signals 30 and a receiving device 25 set up for receiving pulsed backscatter radio signals 31, cf. Fig. 2.
  • FIG. 2 shows a flow chart of the ultra-broadband locating method 1 according to the invention, an example of an ultra-broadband transmitting and receiving unit 15 consisting of transmitting device 24 and receiving device 25 indicated by boxes.
  • the transmission device 24 is supplied by an internal system clock 26 and a pulse shaft generator 27 with an electrical control signal, so that it can emit a pulse-ultra broadcasting signal 30 symbolized by an arrow, which is delayed by a mobile unit 13 as a pulse recycling signal 31, so that it is recorded at the reception 25 and is on a Exemplary Ellen delay detection unit 28 of the location device 3 can be provided.
  • the wave delay detection unit 28 can then evaluate the received pulsed backscatter radio signal 31 and in particular provide a second position and trajectories 6 at a user interface 29 .
  • the wave delay detection unit 28 is expediently an integral part of the computing unit 14 or forms the same.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) für eine in einem Kraftfahrzeug (2) angeordnete Ortungsvorrichtung (3) mit den Schritten: 1) etablieren einer bidirektionalen Ultra-Breitband-Datenkommunikation (7) zwischen der Ortungsvorrichtung (3) und zumindest einem sich dem Kraftfahrzeug (2) annähernden, ultra-breitband-kommunikationsfähigen Objekt (4) mittels der Ortungsvorrichtung (3), wobei erste Positionen und Trajektorien (5) des zumindest einen Objekts (4) relativ zum Kraftfahrzeug (2) anhand von im Rahmen der Ultra-Breitband-Datenkommunikation (7) ausgetauschten Datenpaketen (8) mittels der Ortungsvorrichtung (3) ermittelt werden, sowie 2) ausführen einer Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung (9) mittels der Ortungsvorrichtung (3), wobei zweite Positionen und Trajektorien (6) des zumindest einen Objekts (4) relativ zum Kraftfahrzeug (2) mittels der Ortungsvorrichtung (3) ermittelt werden, indem mittels der Ortungsvorrichtung (3) zumindest ein Ultra-Breitband-Sendefunksignal (30) emittiert und zeitlich verzögert dessen vom zumindest einen Objekt (4) zurückgeworfenen Rückstreufunksignale (31) erfasst werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ortungsvorrichtung (3) zur Ausführung des besagten Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens (1) sowie ein Kraftfahrzeug (2) mit einer solchen Ortungsvorrichtung (3).

Description

Ultra-Breitband-Ortungsverfahren für eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete Ortungsvorrichtung, Ortungsvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit derselben
Die Erfindung betrifft ein Ultra-Breitband-Ortungsverfahren für eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete Ortungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Ortungsvorrichtung zur Ausführung des besagten Ultra- Breitband-Ortungsverfahrens sowie weiter insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ortungsvorrichtung.
Ultra-Breitband-Ortungsverfahren sind in der DE 10 2017 121 582 A1 sowie der DE 10 2020 114277 A1 beschrieben. In der DE 10 2017 121 582 A1 werden zur Ermittlung von Positionen eines sich relativ zu einer Station bewegenden Objekts von Ultra-Breitband- Funkmodulen versendete Datenpakete innerhalb einer Ultra-Breitband- Datenkommunikation genutzt. Die DE 102020 114 277 A1 beschreibt dagegen die Nutzung einer Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung, ein sogenanntes Ultra- Breitband-Funkradar, zur Ermittlung von Positionen eines sich relativ zu einer Station bewegenden Objekts. Nachteilig an den bekannten Vorgehensweisen zur Ermittlung von Positionen eines sich annähernden Objekts ist, dass sie relativ ungenau arbeiten.
Weitere Ultra-Breitband-Ortungsverfahren sind aus der DE 10 2016217 532 A1 und der DE 102015 109468 A1 bekannt. Ein Ultra-Breitband-Ortungsverfahren der eingangs genannten Art ist in der WO 2017/139432 A1 beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform für ein Ultra-Breitband-Ortungsverfahren bereitzustellen. Insbesondere soll versucht werden, ein gegenüber den bekannten Vorgehensweisen relativ genau arbeitendes Ultra-Breitband-Ortungsverfahren anzugeben. Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, zur Verbesserung der Genauigkeit der Ermittlung von Positionen eines sich relativ zu einer Station bewegenden Objekts, die auf einer Ultra-Breitband-Datenkommunikation beruhende Ermittlung einer Position des Objekts mit der auf einer Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung (Ultra- Breitband-Funkradar) beruhenden Ermittlung einer Position eines Objekts in einem gemeinsamen Verfahren zu kombinieren.
Demgemäß wird ein Ultra-Breitband-Ortungsverfahren für eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete Ortungsvorrichtung vorgeschlagen, das sich durch die nachfolgenden Schritte auszeichnet, nämlich 1) Etablierung einer bidirektionalen, insbesondere auf dem Ultra-Breitband-Funkstandard (aus dem englischen Ultra-wideband communication protokol aka Car Connectivity Consortium) basierenden, Ultra-Breitband- Datenkommunikation zwischen der besagten Ortungsvorrichtung und zumindest einem sich dem Kraftfahrzeug annähernden, ultra-breitband-kommunikationsfähigen Objekt mittels der Ortungsvorrichtung. Hierbei werden erste Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug anhand von im Rahmen der etablierten Ultra-Breitband-Datenkommunikation insbesondere zwischen dem zumindest einen Objekt und der Ortungsvorrichtung ausgetauschten Datenpakete mittels der Ortungsvorrichtung ermittelt. Weiterhin wird 2) eine Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung, insbesondere ein sogenanntes Ultra-Breitband-Funkradar, mittels der Ortungsvorrichtung ausgeführt, wobei zweite Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug mittels der Ortungsvorrichtung ermittelt werden, indem mittels der Ortungsvorrichtung zumindest ein Ultra-Breitband- Sendefunksignal emittiert und zeitlich verzögert dessen vom zumindest einen Objekt zurückgeworfenen Rückstreufunksignale erfasst werden. Demgemäß ist durch das erfindungsgemäße Ultra-Breitband-Ortungsverfahren eine Fusion zweier Ortungs- und Abstandsmessverfahren zur Ermittlung von Positionen und/oder Trajektorien eines sich dem Kraftfahrzeug annähernden Objekts angegeben, nämlich die Kombination einer Ultra-Breitband-Datenkommunikation sowie einer Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung (sogenanntes Ultra-Breitband-Funkradar). Dadurch können deren jeweiligen verfahrenstechnischen Vorzüge optimal genutzt werden. Das hat insbesondere den Vorteil, dass die Genauigkeit der Ermittlung der Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug bzw. relativ zur Ortungsvorrichtung gegenüber den seither realisierbaren Genauigkeiten von herkömmlichen Ortungs- und Abstandsmessverfahren deutlich verbessert ist. Dadurch können beispielsweise Systemfunktionen des Kraftfahrzeugs gezielt und mit großem zeitlichen Vorlauf aktiviert werden, wodurch insbesondere der Komfort für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs erhöht wird.
Die Erfindung versteht unter dem Ausdruck "Ultra-Breitband" und dem Vorsatz "Ultra- Breitband-" zweckmäßigerweise eine Funktechnologie, deren Funksignale in einem gegebenen Frequenzspektrum mit einer betragsmäßig betrachtet relativ großen Bandbreite von beispielsweise mindestens 500 MHz für unterschiedliche Einsatzzwecke genutzt werden können. Ein erster Einsatzzweck dieser Ultra-Breitband-Funktechnologie kann vorzugsweise darin liegen, eine hier als Ultra-Breitband-Datenkommunikation bezeichnete bidirektionale Datenkommunikation zwischen zwei ultra-breitband- kommunikationsfähigen Kommunikationspartnern zum Austausch von Daten, insbesondere Datenpaketen, zu etablieren. Gemäß einem weiteren Einsatzzweck dieser Ultra-Breitband-Funktechnologie kann eine Ortungs- und Abstandsmessung vorgesehen sein, indem Ultra-Breitband-Sendefunksignale emittiert und dann zeitlich verzögert deren zurückgeworfenen Rückstreufunksignale erfasst werden. In der Praxis wird dies auch als Ultra-Breitband basiertes Ultra-Breitband-Radar bezeichnet.
Zweckmäßigerweise werden im Rahmen des Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens erste Positionen und/oder zweite Positionen des zumindest einen Objekts gemeinsam mit zugehörigen Trajektorien ermittelt. Die Erfindung versteht den Begriff "Trajektorien" zweckmäßigerweise im Sinne einer prognostizierten Bewegungsbahnkurve des zumindest einen Objekts in ersten Positionen und/oder in zweiten Positionen des zumindest einen Objekts. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die besagten Trajektorien anhand der ermittelten ersten Positionen und/oder zweiten Positionen mittels der Ortungsvorrichtung ermittelt werden. Erfindungsgemäß wird mithilfe der ersten Positionen und/oder zweiten Positionen sowie der zugehörigen Trajektorien eine zukünftige Position des zumindest einen Objekts relativ genau vorhergesagt. Erfindungsgemäß wird zur Ermittlung der besagten Trajektorien eine nachfolgend beschriebene Recheneinheit der Ortungsvorrichtung genutzt. Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass das Ultra-Breitband-Ortungsverfahren zweistufig ausgeführt wird, insbesondere indem zunächst mittels der Ortungsvorrichtung eine bidirektionale Ultra-Breitband-Datenkommunikation etabliert und dann anschließend, und insbesondere zusätzlich, mittels der Ortungsvorrichtung eine Ultra-Breitband- Ortungs- und Abstandsmessung ausgeführt wird. Insbesondere werden hierbei im Rahmen der Ultra-Breitband-Datenkommunikation zunächst relativ grobe erste Positionen des zumindest einen Objekts ermittelt, d.h. eine Grobortung des zumindest einen Objekts realisiert. Weiter insbesondere werden während der Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung relativ genaue zweite Positionen des zumindest einen Objekts ermittelt, so dass man auch von einer Feinortung des zumindest einen Objekts sprechen kann. Dadurch können die verfahrenstechnischen Vorzüge der Ultra-Breitband- Datenkommunikation sowie der Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung (Ultra- Breitband-Funkradar) gezielt so genutzt werden, dass die im Rahmen des vorgeschlagenen Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens erzielbare Genauigkeit, mit der die ersten Positionen und zweiten Positionen des zumindest einen Objekts ermittelbar sind, optimiert wird.
Weiter zweckmäßigerweise kann im Rahmen des Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens vorgesehen sein, dass die Ultra-Breitband-Datenkommunikation zwischen der Ortungsvorrichtung und dem zumindest einen Objekt etabliert wird, sobald sich letzteres innerhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren Kommunikationsreichweite zur Ortungsvorrichtung befindet. Die Kommunikationsreichweite beschreibt zweckmäßigerweise einen durch die Ortungsvorrichtung sowie das zumindest eine Objekt funktechnisch vorgegebenen Abstand, innerhalb dem eine Ultra-Breitband- Datenkommunikation etablierbar ist. Der besagte Abstand lässt sich beispielsweise durch Vorgabe einer Sendeleistung der Ortungsvorrichtung und/oder des zumindest einen Objekts einstellen. Durch die vorstehend vorgeschlagene Vorgehensweise wird eine Ultra-Breitband-Datenkommunikation zwischen der Ortungsvorrichtung und einem sich der Ortungsvorrichtung bzw. dem Kraftfahrzeug annähernden Objekt möglichst frühzeitig ausgebildet, so dass bei der Etablierung der Ultra-Breitband-Datenkommunikation zwischen dem zumindest einen Objekt und dem Kraftfahrzeug noch ein relativ großer Abstand ist. Das hat den Vorteil, dass zur Ermittlung von weiteren Positionen des zumindest einen Objekts sowie für weitere Handlungen, beispielsweise die Aktvierung von Systemfunktionen des Kraftfahrzeugs ein relativ großer Zeitraum verbleibt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die besagten zweiten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug ermittelt werden, sobald das zumindest eine Objekt einen vorgegebenen oder vorgebbaren, eine um das Kraftfahrzeug herumlaufende Annäherungszone beschreibenden Abstand zwischen sich und dem Kraftfahrzeug unterschreitet. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die besagten zweiten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug ermittelt werden, wenn das zumindest eine Objekt diesem Abstand entspricht. Dadurch werden zumindest innerhalb einer vorgebbaren Annäherungszone um das Kraftfahrzeug herum während der Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung relativ genaue zweite Positionen des zumindest einen Objekts ermittelt. Der besagte Abstand kann zweckmäßigerweise durch Vorgabe einer Radar- Sendeleistung der Ortungsvorrichtung eingestellt werden.
Zweckmäßigerweise zeichnet sich das Ultra-Breitband-Ortungsverfahren dadurch aus, dass zur Ermittlung der ersten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug die ausgetauschten Datenpakete mittels einer als TOF (aus dem englischen Time Of Flight) bezeichneten Laufzeitmessung, in deren Rahmen Laufzeiten von Datenpaketen zwischen dem mindestens einen Objekt und der Ortungsvorrichtung ermittelt werden, ausgewertet werden. Dadurch ist ein bevorzugtes, auf einem bidirektionalen Datenaustausch basierendes Verfahren zur Ermittlung der ersten Positionen des zumindest einen Objekts angegeben. Ferner kann vorgesehen sein, dass alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung der ersten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug die ausgetauschten Datenpakete mittels Triangulation ausgewertet werden. Dadurch ist ein bevorzugtes zweites, auf einem Datenaustausch basierendes Verfahren zur Ermittlung der ersten Positionen des zumindest einen Objekts angegeben. Es versteht sich von selbst, dass auch weitere, auf einem Datenaustausch basierende Verfahren zur Ermittlung der ersten Positionen verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass das zumindest eine Objekt von einer ultrabreitband-kommunikationsfähigen Mobileinheit realisiert wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die besagte Mobileinheit von einem mobilen Endgerät realisiert wird, beispielsweise von einem sogenannten Intelligenten Schlüssel (Smartkey) oder einem Mobiltelefon (Smartphone) oder ein sogenannten CoD, d.h. einem Smart Device im Besitz des Nutzers des Kraftfahrzeugs (aus dem englischen consumer owned smart device). Dadurch ist eine vom Nutzer des Kraftfahrzeugs bequem handhabbare und weithin akzeptierte Ausführungsform für das besagte zumindest eine Objekt angegeben.
Zweckmäßig ist weiterhin, wenn die Ermittlung der ersten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts und der zweiten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts von einer im Kraftfahrzeug angeordneten Recheneinheit der Ortungsvorrichtung oder einer via Funk mit dem Kraftfahrzeug verbundenen oder verbindbaren, externen Recheneinheit realisiert wird. Die Recheneinheit bildet eine zweckmäßigerweise zentrale Recheneinheit des Kraftfahrzeugs oder zumindest einen Bestandteil derselben, beispielsweise handelt es sich um ein Steuergerät. Die Recheneinheit ist weiter zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, das Ultra-Breitband-Ortungsverfahren auszuführen.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Ortungsvorrichtung mit im Kraftfahrzeug eingebauten Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten bereitgestellt wird. Diese Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten sind jeweils dazu eingerichtet, in einem ersten Betriebsmodus, in welchem eine bidirektionale, insbesondere auf dem Ultra- Breitband-Funkstandard basierende, Ultra-Breitband-Datenkommunikation etablierbar ist, und in einem zweiten Betriebsmodus in dem eine, insbesondere Ultra-Breitband basierte, Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung ausführbar ist, betrieben zu werden. Durch die Bereitstellung von Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten lässt sich eine Umgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere die besagte Annäherungszone, effizient und relativ zügig nach sich annähernden Objekten überwachen.
Zweckmäßig ist weiterhin, wenn die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten jeweils in Abhängigkeit der ermittelten Positionen des zumindest einen Objekts entweder im ersten Betriebsmodus oder im zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass alle Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten simultan oder zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit zu Beginn des Ultra- Breitband-Ortungsverfahrens im ersten Betriebsmodus betrieben werden. Ferner können alle Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten simultan oder zumindest eine Ultra- Breitband-Sende- und Empfangseinheit im ersten Betriebsmodus betrieben werden, wenn eine Ultra-Breitband-Datenkommunikation zwischen zumindest einer einzigen dieser Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten und zumindest einem sich in einer vorgegebenen oder vorgebbaren Kommunikationsreichweite zur Ortungsvorrichtung befindlichen Objekt etabliert oder etablierbar ist. Weiterhin kann zumindest eine llltra- Breitband-Sende- und Empfangseinheit im zweiten Betriebsmodus betrieben werden, wenn zumindest ein Objekt einen vorgegebenen oder vorgebbaren, eine um das Kraftfahrzeug herumlaufende Annäherungszone beschreibenden Abstand zwischen dieser zumindest einen Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit und dem zumindest einen Objekt unterschreitet. Zweckmäßigerweise wird zumindest eine Ultra-Breitband- Sende- und Empfangseinheit im zweiten Betriebsmodus betrieben, wenn zumindest ein Objekt sich in unmittelbarer Nähe zu dieser Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit befindet. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten zu Beginn des Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens simultan im ersten Betriebsmodus arbeiten, um eine Ultra-Breitband-Datenkommunikation zwischen sich und zumindest einem sich in Kommunikationsreichweite zur Ortungsvorrichtung befindenden Objekt zu etablieren, wobei dann, wenn eine solche Ultra-Breitband-Datenkommunikation etabliert ist, die oder diejenigen Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten im zweiten Betriebsmodus betrieben werden, zu denen das zumindest ein Objekt einen vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand unterschreitet. Dadurch kann mit einfachen Mitteln sozusagen ein Umschaltzeitpunkt realisiert werden, zu dem die Ultra-Breitband- Sende- und Empfangseinheiten aus dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus wechseln.
Zweckmäßig ist weiterhin, wenn die Ortungsvorrichtung oder zumindest eine Ultra- Breitband-Sende- und Empfangseinheit der Ortungsvorrichtung gepulst betrieben wird. Die Ortungsvorrichtung oder die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit wird hierzu zweckmäßigerweise mit einer zum Emittieren von gepulsten Ultra-Breitband-Sendefunksignalen eingerichtete Sendeeinrichtung bereitgestellt, welche dazu eingerichtet ist, lediglich wenige Nanosekunden lange Puls-Ultra-Breitband- Sendefunksignale zu emittieren. Weiterhin wird die Ortungsvorrichtung oder die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit mit einer zum Empfangen von Rückstreufunksignalen eingerichtete Empfangseinrichtung bereitgestellt, welche zweckmäßigerweise dazu eingerichtet ist, zeitlich verzögerte Puls-Rückstreusignale der vorab emittierten Puls-Ultra-Breitband-Sendefunksignale zu erfassen. Die Ultra-Breitband- Sende- und Empfangseinheit realisiert damit insbesondere eine Art Ultra-Breitband- Radareinheit. Das hat den Vorteil, dass die ersten und/oder zweiten Positionen des zumindest einen Objekts relativ genau ermittelbar sind. Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Ultra-Breitband- Ortungsverfahrens ein im Kraftfahrzeug angeordnetes und kommunizierend mit der Ortungsvorrichtung verbundenes Zugangssystem zum Verriegeln und Entriegeln und/oder zum aktiven Öffnen einer Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs mittels der Ortungsvorrichtung in Abhängigkeit der ermittelten ersten Positionen und/oder Trajektorien und/oder zweiten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts gesteuert wird. Dadurch kann mittels des Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens eine Position zumindest eines Objekts relativ zum Kraftfahrzeug ermittelt und abhängig von derselben eine Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs beispielsweise verriegelt oder entriegelt oder aktiv geöffnet werden.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird weiterhin eine Ortungsvorrichtung vorgeschlagen, die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit, eine Recheneinheit sowie ein computerlesbares Speichermedium aufweist, wobei letzteres Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch die Recheneinheit die Ortungsvorrichtung dazu veranlassen, das Ultra-Breitband-Ortungsverfahren gemäß der vorstehenden Beschreibung auszuführen. Dadurch ist eine bevorzugte Ausführungsform für eine Ortungsvorrichtung zur Ausführung des besagten Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens angegeben. Die Ortungsvorrichtung kann insbesondere in Kraftfahrzeugen eingebaut werden, so dass dort das besagte Ultra-Breitband-Ortungsverfahren ausgeführt werden kann. Der Einbau ist jedoch nicht nur auf Kraftfahrzeuge beschränkt, vielmehr kann die vorgeschlagene Ortungsvorrichtung in weiteren mobilen Anwendungen, wie in schienengebundenen Fahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen aber auch in immobilen Anwendungen in Gebäuden zur Anwendung kommen.
Die besagte Ortungsvorrichtung zeichnet sich zweckmäßigerweise dadurch aus, dass die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit mit einer Sendeeinrichtung sowie einer Empfangseinrichtung ausgerüstet ist. Die Sendeeinrichtung ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, Ultra-Breitband-Sendefunksignale zu emittieren. Die Empfangseinrichtung ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, zeitlich verzögerte Rückstreufunksignale der vorab emittierten Ultra-Breitband-Sendefunksignale und/oder Rückantwortfunksignale zumindest eines Objekts zu erfassen. Die Ortungsvorrichtung oder die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit realisiert damit zweckmäßigerweise eine Ultra-Breitband-Kommunikationseinheit als auch eine Ultra- Breitband-Radareinheit. Dadurch ist eine vorteilhafte Ausführungsform für Ultra-Breitband- Sende- und Empfangseinheiten angegeben. Die Ortungsvorrichtung oder die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit kann zweckmäßigerweise mit einer zum Emittieren von gepulsten Ultra- Breitband-Sendefunksignalen eingerichteten Puls-Sendeeinrichtung bereitgestellt werden. Die Puls-Sendeeinrichtung ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, lediglich wenige Nanosekunden lange Puls-Ultra-Breitband-Sendefunksignale zu emittieren. Weiterhin kann die Ortungsvorrichtung oder die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit mit einer zum Empfangen von gepulsten Ultra-Breitband- Sendefunksignalen eingerichtete Puls-Empfangseinrichtung bereitgestellt werden, welche zweckmäßigerweise dazu eingerichtet ist, zeitlich verzögerte Puls-Rückstreufunksignale der vorab emittierten Puls-Ultra-Breitband-Sendefunksignalen und/oder Rückantwortfunksignale zumindest eines Objekts zu erfassen. Die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit realisiert damit zweckmäßigerweise eine Art kombinierte Ultra- Breitband-Kommunikationseinheit sowie Puls-Ultra-Breitband-Radareinheit. Das hat den Vorteil, dass die ersten und/oder zweiten Positionen des zumindest einen Objekts relativ genau ermittelbar sind.
Die Ortungsvorrichtung oder die besagten Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten der Ortungsvorrichtung werden zweckmäßigerweise zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Sende- und Empfangseinrichtungen jeweils noch mit einer internen Systemuhr und/oder einem Pulswellengenerator und/oder einem Funksignalverstärker und/oder einem Wellenverzögerungsdetektor ausgerüstet und/oder kommunizierend verbunden.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird weiterhin ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Ortungsvorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung aufweist, deren zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit am Kraftfahrzeug ortsfest fixiert ist. Das Kraftfahrzeug weist weiterhin, ein Zugangssystem zum Verriegeln und Entriegeln und/oder zum aktiven Öffnen zumindest einer Fahrzeugtür und/oder einer Haube des Kraftfahrzeugs auf. Die Ortungsvorrichtung ist mit dem Zugangssystem kommunizierend verbunden und dazu eingerichtet, das Zugangssystem in Abhängigkeit von ermittelten ersten Positionen und/der Trajektorien und/oder zweiten Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts zu betätigen. Dadurch kann gezielt eine Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs mit großem zeitlichen Vorlauf betätigt werden, wodurch insbesondere der Komfort für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs erhöht wird. Die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten der Ortungsvorrichtung können insbesondere bezüglich einer Mittenachse des Kraftfahrzeugs symmetrisch am Kraftfahrzeug angeordnet sein, beispielsweise im Bereich eines Stoßfängers des Kraftfahrzeugs und/oder im Bereich der A-Säulen des Kraftfahrzeugs und/oder im Bereich der B-Säulen des Kraftfahrzeugs und/oder im Bereich der C-Säulen des Kraftfahrzeugs. Weiter zweckmäßigerweise wird die Ortungsvorrichtung von sechs separaten Ultra- Breitband-Sende- und Empfangseinheiten realisiert. Die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten können weiter zweckmäßigerweise kommunizierend miteinander sowie zweckmäßigerweise mit der besagten Recheneinheit der Ortungsvorrichtung sowie einem nachfolgend noch thematisierten, im Kraftfahrzeug eingebauten Zugangssystem zum Verriegeln und Entriegeln und/oder zum aktiven Öffnen einer Fahrzeugtür des Kraftfahrzeugs kommunizierend verbunden sein.
Zweckmäßigerweise ist das zumindest eine Objekt durch eine ultra-breitband- kommunikationsfähigen Mobileinheit realisiert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die besagte Mobileinheit durch ein mobiles Endgerät realisiert ist, beispielsweise durch ein sogenannten Intelligenten Schlüssel (Smartkey) oder ein Mobiltelefon (Smartphone) oder ein sogenanntes CoD, d.h. einem Smart Device im Besitz des Nutzers des Kraftfahrzeugs (aus dem englischen consumer owned smart device). Dadurch ist eine vom Nutzer des Kraftfahrzeugs bequem handhabbare und weithin akzeptierte Ausführungsform für das besagte zumindest eine Objekt angegeben.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft zweckmäßigerweise ein Ultra-Breitband-Ortungsverfahren für eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete Ortungsvorrichtung mit den Schritten: 1) etablieren einer bidirektionalen Ultra-Breitband-Datenkommunikation zwischen der Ortungsvorrichtung und zumindest einem sich dem Kraftfahrzeug annähernden, ultra-breitband-kommunikationsfähigen Objekt mittels der Ortungsvorrichtung, wobei erste Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug anhand von im Rahmen der Ultra- Breitband-Datenkommunikation ausgetauschten Datenpakete mittels der Ortungsvorrichtung ermittelt werden, sowie 2) ausführen einer Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung mittels der Ortungsvorrichtung, wobei zweite Positionen und/oder Trajektorien des zumindest einen Objekts relativ zum Kraftfahrzeug mittels der Ortungsvorrichtung ermittelt werden, indem mittels der Ortungsvorrichtung zumindest ein Ultra-Breitband-Sendefunksignal emittiert und zeitlich verzögert dessen vom zumindest einen Objekt zurückgeworfenen Rückstreufunksignale erfasst werden. Die Erfindung betrifft außerdem zweckmäßigerweise eine Ortungsvorrichtung zur Ausführung des besagten Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens sowie insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ortungsvorrichtung.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 in einer Draufsicht ein rein symbolisch eingezeichnetes Kraftfahrzeug mit einer Ortungsvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Ultra-Breitband- Ortungsverfahrens sowie
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Ultra-Breitband- Ortungsverfahrens.
Wie erwähnt zeigt die Fig. 1 ein im Gesamten mit der Bezugsziffer 2 bezeichnetes Kraftfahrzeug in einer Draufsicht mit einer zur Ausführung des erfindungsgemäßen Ultra- Breitband-Ortungsverfahrens 1 eingerichtete Ortungsvorrichtung 3, die rein exemplarisch sechs separate, durch Kästchen angedeutete Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15, eine ebenfalls durch ein Kästchen angedeutete Recheneinheit 14 sowie ein vorliegend in die Recheneinheit 14 integriertes computerlesbares Speichermedium aufweist. Die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15 sind jeweils am Kraftfahrzeug 2 fixiert, exemplarisch sind je zwei von ihnen symmetrisch bezüglich einer nicht eingezeichneten Mittenachse des Kraftfahrzeugs 2 im Bereich eines vorderen Stoßfängers 18 des Kraftfahrzeugs 2 und im Bereich der B-Säulen 20 des Kraftfahrzeugs 2 sowie im Bereich der C-Säulen 21 des Kraftfahrzeugs 2 oder im Bereich eines hinteren Stoßfängers des Kraftfahrzeugs 2 festgemacht. Das besagte, integrierte Speichermedium verfügt über Befehle, die bei der Ausführung durch die Recheneinheit 14 die Ortungsvorrichtung 3 dazu veranlassen, das nachfolgend beschriebene Ultra- Breitband-Ortungsverfahren 1 auszuführen. Das Kraftfahrzeug 2 aus Fig. 1 weist außerdem noch mehrere Fahrzeugtüren 23 sowie ein Zugangssystem 22 zum Verriegeln und Entriegeln und/oder zum aktiven Öffnen der Fahrzeugtüren 23 auf. Die besagten Komponenten der Ortungsvorrichtung 3 sind mit dem Zugangssystem 22 kommunizierend verbunden, so dass diese im Rahmen des Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens 1 mittels der Ortungsvorrichtung 3 betätigt werden kann.
Im Rahmen des besagten, zweistufigen Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens 1 ist zur Ermittlung von ersten Positionen und Trajektorien 5 und/oder zweiten Positionen und Trajektorien 6 eines sich dem Kraftfahrzeug 2 annähernden, ultra-breitband- kommunikationsfähigen Objekts 4, vorliegend eine ultra-breitband-kommunikationsfähige Mobileinheit 13, vorgesehen, dass zunächst eine bidirektionale Ultra-Breitband- Datenkommunikation 7 zwischen der Ortungsvorrichtung 3, d.h. den Ultra-Breitband- Sende- und Empfangseinheiten 15, und dem zumindest einem Objekt 4 mittels der Ortungsvorrichtung 3 etabliert wird, sobald sich das zumindest eine Objekt 4 innerhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren Kommunikationsreichweite zur Ortungsvorrichtung 3 befindet. Sobald eine Ultra-Breitband-Datenkommunikation 7 etablierbar und etabliert ist, werden erste Positionen und Trajektorien 5 des zumindest einen Objekts 4 relativ zum Kraftfahrzeug 2 anhand von im Rahmen der Ultra-Breitband-Datenkommunikation 7 zwischen dem zumindest einen Objekt 4 und der Ortungsvorrichtung 3 ausgetauschten Datenpaketen 8 mittels der Recheneinheit 14 der Ortungsvorrichtung 3 ermittelt.
Beispielsweise kann hier zur Ermittlung der besagten ersten Positionen und Trajektorien 5 die ausgetauschten Datenpakete 8 mittels einer als TOF (aus dem englischen Time Of Flight) bezeichneten Laufzeitmessung ausgewertet werden, indem die Laufzeiten von solchen Datenpaketen 8 zwischen dem mindestens einen Objekt 4 und den Ultra- Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15 der Ortungsvorrichtung 3 gemessen werden. Ferner können die ersten Positionen und Trajektorien 5 zusätzlich oder alternativ mittels Triangulation ausgewertet werden. Hierdurch wird im Rahmen der etablierten Ultra-Breitband-Datenkommunikation 7 im Rahmen des Ultra-Breitband- Ortungsverfahrens 1 zunächst relativ grobe erste Positionen und Trajektorien 5 des zumindest einen Objekts 4 ermittelt, d.h. es wird eine Grobortung realisiert. Im Anschluss daran wird, sobald das zumindest eine Objekt 4 einen vorgegebenen oder vorgebbaren, eine um das Kraftfahrzeug 2 herumlaufende Annäherungszone 11 beschreibenden Abstand 12 zwischen sich und dem Kraftfahrzeug 2 unterschreitet, mittels der Ortungsvorrichtung 3, d.h. mittels den Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15, eine Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung 9 ausgeführt, die man auch als Ultra-Breitband-Funkradar bezeichnen könnte. Dabei wird mittels der Ortungsvorrichtung 3, d.h. mittels den Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15, zunächst zumindest ein Ultra-Breitband-Sendefunksignal 30 emittiert und dann mit zeitlicher Verzögerung dessen vom zumindest einen Objekt 4 zurückgeworfenen Rückstreufunksignale 31 erfasst. Dabei werden zweite Positionen und Trajektorien 6 des zumindest einen Objekts 4 relativ zum Kraftfahrzeug 2 mittels der Recheneinheit 14 der Ortungsvorrichtung 3 ermittelt. Hierdurch wird im Rahmen der Ausgeführten Ultra- Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung 9 (Ultra-Breitband-Funkradar) relativ genaue zweite Positionen und Trajektorien 6 des zumindest einen Objekts 4 ermittelt, so dass man auch von einer Feinortung des zumindest einen Objekts 4 sprechen kann. Anhand der ermittelten ersten Positionen und Trajektorien 5 und/oder zweiten Positionen und Trajektorien 6 kann dann gezielt beispielsweise eine Fahrzeugtür 23 des Kraftfahrzeug 2 und/oder andere Systemfunktionen des Kraftfahrzeugs 2 mit großem zeitlichen Vorlauf aktiviert werden, wodurch insbesondere der Komfort für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs 2 erhöht wird.
Um die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15 der Ortungsvorrichtung 3 sowohl zum Etablieren und Unterhalten einer Ultra-Breitband-Datenkommunikation 7 sowie zum Ausführen einer Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung 9 (Ultra- Breitband-Funkradar) nutzen zu können, ist vorgesehen, dass die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15 jeweils dazu eingerichtet sind, in einem ersten Betriebsmodus 16, in welchem eine bidirektionale Ultra-Breitband-Datenkommunikation 7 etabliert oder etablierbar ist, und in einem zweiten Betriebsmodus 17, in dem eine Ultra-Breitband- Ortungs- und Abstandsmessung 9 ausgeführt oder ausführbar ist, betrieben zu werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15 im zweiten Betriebsmodus 17 (Ultra-Breitband-Funkradar) gepulst betrieben werden. Die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten 15 sind zu diesem Zweck exemplarisch jeweils mit einer zum Emittieren von gepulsten Ultra-Breitband- Sendefunksignalen 30 eingerichteten Sendeeinrichtung 24 sowie einer zum Empfangen von gepulsten Rückstreufunksignalen 31 eingerichtete Empfangseinrichtung 25 ausgerüstet, vgl. die Fig. 2.
Um dies zu verdeutlichen ist in Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Ultra- Breitband-Ortungsverfahrens 1 dargestellt, wobei exemplarisch eine Ultra-Breitband- Sende- und Empfangseinheit 15 aus jeweils durch Kästchen angedeuteten Sendeeinrichtung 24 und Empfangseinrichtung 25 illustriert ist. Die Sendeeinrichtung 24 wird von einer internen Systemuhr 26 und einem Pulswellengenerator 27 mit einem elektrischen Steuersignal versorgt, so dass sie ein durch einen Pfeil symbolisiertes Puls- Ultra-Breitband-Sendefunksignal 30 emittieren kann, welches von einer Mobileinheit 13 zeitlich verzögert als Puls-Rückstreufunksignal 31 zurückgeworfen wird, so dass es an der Empfangseinrichtung 25 erfasst und an einer exemplarisch an einer Wellenverzögerungserkennungseinheit 28 der Ortungsvorrichtung 3 bereitgestellt werden kann. Anschließend kann die Wellenverzögerungserkennungseinheit 28 eine Auswertung des empfangenen Puls-Rückstreufunksignals 31 vornehmen und insbesondere eine zweite Position und Trajektorien 6 an einer Nutzerschnittstelle 29 bereitstellen. Zweckmäßigerweise ist die Wellenverzögerungserkennungseinheit 28 integraler Bestandteil der Recheneinheit 14 oder bildet dieselbe.

Claims

Patentansprüche Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) für eine in einem Kraftfahrzeug (2) angeordnete Ortungsvorrichtung (3), gekennzeichnet durch die Schritte
- etablieren einer bidirektionalen Ultra-Breitband-Datenkommunikation (7) zwischen der Ortungsvorrichtung (3) und zumindest einem sich dem Kraftfahrzeug (2) annähernden, ultra-breitband-kommunikationsfähigen Objekt (4) mittels der Ortungsvorrichtung (3), wobei erste Positionen und Trajektorien (5) des zumindest einen Objekts (4) relativ zum Kraftfahrzeug (2) anhand von im Rahmen der Ultra- Breitband-Datenkommunikation (7) ausgetauschten Datenpaketen (8) mittels der Ortungsvorrichtung (3) ermittelt werden, sowie
- ausführen einer Ultra-Breitband-Ortungs- und Abstandsmessung (9) mittels der Ortungsvorrichtung (3), wobei zweite Positionen und Trajektorien (6) des zumindest einen Objekts (4) relativ zum Kraftfahrzeug (2) mittels der Ortungsvorrichtung (3) ermittelt werden, indem mittels der Ortungsvorrichtung (3) zumindest ein Ultra-Breitband-Sendefunksignal (30) emittiert und dessen vom zumindest einen Objekt (4) zurückgeworfenen Rückstreufunksignale (31) zeitlich verzögert erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweiten Positionen und Trajektorien (6) des zumindest einen Objekts (4) relativ zum Kraftfahrzeug (2) ermittelt werden, sobald das zumindest eine Objekt (4) einen vorgegebenen oder vorgebbaren, eine um das Kraftfahrzeug (2) umlaufende Annäherungszone (11) beschreibenden Abstand (12) zwischen sich und dem Kraftfahrzeug (2) unterschreitet, - mittels der Ortungsvorrichtung (3) die ersten Trajektorien (5) anhand der ersten Positionen und die zweiten Trajektorien (6) anhand der zweiten Positionen ermittelt werden,
- die ersten Trajektorien (5) und die zweiten Trajektorien (6) in einer Recheneinheit (14) der Ortungsvorrichtung (3) berechnet werden,
- aus den ersten Trajektorien (5) zukünftige erste Positionen und aus den zweiten Trajektorien (6) zukünftige zweite Positionen ermittelt werden. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- es zweistufig ausgeführt wird, optional indem zunächst mittels der Ortungsvorrichtung (3) eine Ultra-Breitband-Datenkommunikation (7) etabliert und dann anschließend mittels der Ortungsvorrichtung (3) eine Ultra-Breitband- Ortungs- und Abstandsmessung (9) ausgeführt wird. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Ultra-Breitband-Datenkommunikation (7) zwischen der Ortungsvorrichtung (3) und dem zumindest einen Objekt (4) etabliert wird, sobald sich letzteres innerhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren Kommunikationsreichweite zur Ortungsvorrichtung (3) befindet. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Ermittlung erster Positionen und Trajektorien (5) des zumindest einen Objekts (4) relativ zum Kraftfahrzeug (2) im Rahmen einer etablierten Ultra-Breitband- Datenkommunikation (7) ausgetauschte Datenpakete (8) mittels einer Laufzeitmessung, in deren Rahmen Laufzeiten von solchen Datenpakten (8) zwischen dem mindestens einen Objekt (4) und der Ortungsvorrichtung (3) ermittelt werden, ausgewertet werden. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Ermittlung erster Positionen und Trajektorien (5) des zumindest einen Objekts (4) relativ zum Kraftfahrzeug (2) im Rahmen einer etablierten Ultra-Breitband- Datenkommunikation (7) ausgetauschte Datenpakete (8) mittels einer Triangulation ausgewertet werden. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- zumindest ein Objekt (4) von einer ultra-breitband-kommunikationsfähigen Mobileinheit (13) realisiert wird. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ermittlung erster Positionen und Trajektorien (5) des zumindest einen Objekts (4) und zweiter Positionen und Trajektorien (6) des zumindest einen Objekts (4) von einer im Kraftfahrzeug (2) angeordneten Recheneinheit (14) der Ortungsvorrichtung (3) realisiert wird. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ortungsvorrichtung (3) mit im Kraftfahrzeug (2) eingebauten Ultra-Breitband- Sende- und Empfangseinheiten (15) bereitgestellt wird, die jeweils dazu eingerichtet sind, in einem ersten Betriebsmodus (16), in welchem eine bidirektionale Ultra-Breitband-Datenkommunikation (7) etabliert oder etablierbar ist, und in einem zweiten Betriebsmodus (17), in dem eine Ultra-Breitband- Ortungs- und Abstandsmessung (9) ausgeführt oder ausführbar ist, betrieben zu werden. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten (15) jeweils in Abhängigkeit ermittelter erster Positionen (5) und/oder zweiter Positionen (6) des zumindest einen Objekts (4) entweder im ersten Betriebsmodus (16) oder im zweiten Betriebsmodus (17) betrieben werden, und/oder
- wobei alle Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten (15) simultan oder zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) zu Beginn des Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens (1) im ersten Betriebsmodus (16) betrieben werden, und/oder - wobei alle Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheiten (15) simultan oder zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) im ersten Betriebsmodus (16) betrieben wird, wenn eine Ultra-Breitband- Datenkommunikation (7) zwischen dieser Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) und zumindest einem, sich in einer vorgegebenen oder vorgebbaren Kommunikationsreichweite zur Ortungsvorrichtung (3) befindlichen Objekt (4) etabliert oder etablierbar ist, und/oder
- wobei zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) im zweiten Betriebsmodus (17) betrieben wird, wenn zumindest ein Objekt (4) einen vorgegebenen oder vorgebbaren, eine um das Kraftfahrzeug (2) umlaufende Annäherungszone (11) beschreibenden Abstand (12) zwischen dieser zumindest einen Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) und dem zumindest einen Objekt (4) unterschreitet. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ortungsvorrichtung (3) oder zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) der Ortungsvorrichtung (3) gepulst betrieben wird. Ultra-Breitband-Ortungsverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein im Kraftfahrzeug (2) angeordnetes und kommunizierend mit der Ortungsvorrichtung (3) verbundenes Zugangssystem (22) zum Verriegeln und Entriegeln und/oder zum aktiven Öffnen einer Fahrzeugtür (23) des Kraftfahrzeugs (2) mittels der Ortungsvorrichtung (3) in Abhängigkeit ermittelter erster Positionen und Trajektorien (5) und/oder zweiter Positionen und Trajektorien (6) des zumindest einen Objekts (4) betätigt wird. Ortungsvorrichtung (3), gekennzeichnet durch,
- zumindest eine zum Emittieren und Empfangen von Ultra-Breitband-Funksignalen (30, 31) eingerichtete Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15), eine zur Ausführung von Rechenoperationen eingerichtete Recheneinheit (14) sowie ein computerlesbares Speichermedium, - wobei letzteres Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch die Recheneinheit (14) die Ortungsvorrichtung (3) dazu veranlassen, das Ultra-Breitband- Ortungsverfahren (1) gemäß den vorstehenden Ansprüchen auszuführen. Ortungsvorrichtung (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) eine Sendeeinrichtung (24) sowie eine Empfangseinrichtung (25) aufweist. Kraftfahrzeug (2), gekennzeichnet durch,
- eine Ortungsvorrichtung (3) gemäß den Ansprüchen 12 oder 13, deren zumindest eine Ultra-Breitband-Sende- und Empfangseinheit (15) am Kraftfahrzeug (2) fixiert ist,
- ein Zugangssystem (22) zum Verriegeln und Entriegeln und/oder zum aktiven Öffnen einer Fahrzeugtür (23) des Kraftfahrzeugs (2),
- wobei die Ortungsvorrichtung (3) mit dem Zugangssystem (22) kommunizierend verbunden und dazu eingerichtet ist, das Zugangssystem (22) in Abhängigkeit von im Rahmen des Ultra-Breitband-Ortungsverfahrens (1) ermittelten ersten Positionen und Trajektorien (5) und/oder zweiten Positionen und Trajektorien (6) des zumindest einen Objekts (4) zu betätigen.
PCT/EP2022/084371 2022-01-18 2022-12-05 Ultra-breitband-ortungsverfahren für eine in einem kraftfahrzeug angeordnete ortungsvorrichtung, ortungsvorrichtung sowie kraftfahrzeug mit derselben WO2023138824A1 (de)

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