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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung
eines ID-Gebers für
ein Keyless-Entry-Go-System,
welches vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
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Derartige
funkbasierte Schließ-/Startfreigabesysteme
für Kraftfahrzeuge
werden auch als Keyless-Entry-Go-Systeme bezeichnet.
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Keyless-Entry-Go-Systeme
sind hinlänglich bekannt.
Diese Systeme bestehen aus mindestens einem mobilen ID-Geber, den
ein Benutzer eines Kraftfahrzeugs mit sich führt, sowie mindestens einer Sende-/Empfangseinheit,
welche im Kraftfahrzeug angeordnet ist und welche mit mindestens
einer Empfangsantenne und mindestens einer Sendeantenne in Verbindung
steht. Die Aktivierung des Keyless-Entry-Go-Systems erfolgt in einer ersten Ausführungsform,
indem ein Nutzer mit dem ID-Geber das Keyless-Entry-Go-System aktiviert,
oder in einer zweiten Ausführungsform,
indem der Nutzer das Fahrzeug berührt und damit das Keyless-Entry-Go-System im
Fahrzeug weckt, dann das Keyless-Entry-Go-System
im Fahrzeug über
die dort angeordneten Antennen Signale sendet und hierdurch den
ID-Geber erweckt, den der Nutzer mit sich führt. In einer weiteren Ausführungsform
wird das Keyless-Entry-Go-System im Fahrzeug aktiviert, wenn ein
Nutzer eine bestimmte Betätigung
am Fahrzeug vornimmt, wie etwa den Türgriff der Fahrzeugtür des Kraftfahrzeuges
betätigt.
Bei dieser Ausführungsform sendet
dann die im Fahrzeug angeordnete Sende- und Empfangseinheit über die
Antennen ein Aufwecksignal an den Sender. Der ID-Geber wird somit aktiviert
und sendet ein verschlüsseltes
Codesignal an die Steuereinheit im Fahrzeug, über das Keyless-Entry-Go-System, welches dieses
Signal auswertet und entsprechend das Fahrzeug öffnet, bei Berechtigung, oder
nicht öffnet,
bei Nichtberechtigung.
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Will
in einer bevorzugten Ausführungsform ein
Nutzer das Fahrzeug mittels des Keyless-Entry-Go-Systems öffnen oder
schließen,
so aktiviert er mittels einer speziell hierfür vorgesehenen Eingabeeinheit,
vorzugsweise einer Taste auf dem ID-Geber, diesen, welcher dann
das Codesignal an den Empfänger
in Keyless-Entry-Go-System sendet. Dieses Signal wird von den Antennen
am Fahrzeug empfangen und der Empfangseinheit zugeleitet. Die Empfangseinheit
ist mit einer Steuereinheit verknüpft. Die Steuereinheit vergleicht
das eingehende Signal mit einem gespeicherten Codesignal und gibt
bei Übereinstimmung
das verriegelte Fahrzeug, vorzugsweise Kraftfahrzeug, frei, sprich
entriegelt dieses bzw. verriegelt es, wenn das Fahrzeug geöffnet ist.
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Nachteilig
bei den bisher bekannten Verfahren ist es, dass zur Positionsbestimmung
eine Auswertung der Sendefeldstärke
erfolgte und, da die Sendefeldstärke
proportional zum in die Antenne eingeprägten Antennenstrom ist, der
Antennenstrom konstant gehalten werden muss. Dies ist aufwändig, da
eine aufwändige
Stromregelung eingerichtet werden muss, um den Strom in der Sendeantenne
auf den entsprechenden Wert zu setzen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
dass der Sendestrom nur in Abhängigkeit
der Batteriespannung vorberechnet und eingestellt wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist eine Regelung auf einen konstanten
Strom nicht notwendig. Durch das Messen des Sendestromes und der
daraus resultierenden Feldstärke,
welche insbesondere im Empfänger
des ID-Gebers empfangen
wird, wird auf relative Art und Weise die Position des ID-Gebers zum
Kraftfahrzeug rückgerechnet.
Der ID-Geber übermittelt
hierzu die Werte der Empfangsfeldstärke des Empfangssignals bzw.
des im Empfänger
induzierten Stromes.
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Statt
der technologisch aufwändigen
Regelung des Sendestromes wird vorzugsweise der Sendestrom für die niederfrequente
Sendeantenne, bei variabler Betriebsspannung wie in Kfz jeweils
in Abhängigkeit
der Batteriespannung vorberechnet und eingestellt. Dabei kann es
aufgrund veränderter
elektrischer Eigenschaften der Antenne zu Abweichungen kommen.
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Durch
das Messen des tatsächlichen
Sendestromes und der Bewertung der daraus resultierenden gesendeten
Feldstärke
kann die am ID-Geber empfangene Feldstärke aber dennoch über den
tatsächlichen
Sendestrom bewertet und so die Positionserkennung abgeleitet werden.
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In
einer typischen Anwendung weckt ein niederfrequenter Sender der
Zentraleinheit einen ID-Geber, der die Feldstärke misst. Die Messwerte werden an
den niederfrequenten Sender über
eine Hochfrequenzverbindung zurückgesendet,
dort korrigiert und ausgewertet.
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Der
Sendestrom in der niederfrequenten Antenne muss dabei nicht genau
eingestellt zu werden. Es kann auf die Regelung ganz verzichtet
werden. Der Strom sollte allerdings nach einem gewissen Einschwingvorgang
möglichst
konstant bleiben.
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Die
Korrektur und/oder Auswertung der Messwerte kann wahlweise im Sender
oder im Empfänger
stattfinden. Die benötigten
Informationen müssen
entsprechend übertragen
werden, d.h. entweder die gemessene Feldstärke vom ID-Geber zur Zentraleinheit oder der tatsächliche
Sendestrom bzw. die daraus resultierende Sendefeldstärke an den ID-Geber.
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Im
Weiteren wird nunmehr die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
anhand von Figuren näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
schematische Feldverteilung von Antennen im Fahrzeug;
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2 einen
typischen Verlauf der Feldstärke einer
Antenne.
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3 einen
schematischen Aufbau der Vorrichtung.
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In 1 ist
schematisch die Außenkontur
K eines Fahrzeugs F, sowie im Fahrzeug angeordnete Sendeantennen
A1, A2, A3 dargestellt.
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Bei
den Antennen A1, A2, A3 handelt es vorzugsweise um Sendeantennen,
welche mit niedriger Frequenz senden, d.h. um Antennen zum Ausstrahlen
von Langwellen.
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Jede
dieser Antennen A1, A2, A3 weist ein entsprechendes Feld, bezeichnet
mit BA1, BA2, BA3, auf.
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Ein
Empfänger
E wird entlang der Außenkontur
K des Fahrzeuges F entlang geführt.
Hierbei wird der Empfänger
E nicht nur in eine Ebene um die Außenkontur K geführt, sondern
in allen drei Raumebenen. Hierbei wird der Empfänger E an vordefinierten Positionen
entlang der Außenkontur
K positioniert. Anschließend
wird zunächst
jede der Antennen A1 bis A3 mit einem Sendesignal beaufschlagt.
Der Empfänger
E empfängt
das Sendesignal und wertet vorzugsweise die Empfangsfeldstärke aus.
Diese Empfangsfeldstärke
wird jeder einzelnen Antenne A1, A2, A3 und jedem einzelnen Positionspunkt
entlang der Außenkontur
K zugeordnet. Hierzu steht der Empfänger E mit einer Steuereinheit
in Verbindung. Bei dieser Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise
um eine Computereinheit, welche automatisch die Position des Empfängers E
entlang der Außenkontur K
steuert, wobei der Empfänger
E vorzugsweise in einer Vorrichtung angeordnet ist, welche punktweise jeden
einzelnen gewünschten
Punkt entlang der Außenkontur
K ansteuert und anschließend
die Messung startet, indem diese jeder der Antennen A1, A2, A3 zum
Senden veranlasst. Bei der Messung wird nunmehr, wie bereits beschrieben,
jede einzelne der Antennen A1, A2, A3 angesteuert und gibt ein Sendesignal
ab, welches von der Empfangseinheit E empfangen wird. Im Weiteren
erfolgt Kumulation der Antennen A1, A2, A3 beim Senden, so dass
zu jedem Punkt, an welchem die Vorrichtung eine beschriebene Messung
vornimmt, zum einen die Feldstärke
jeder einzelnen Antenne A1, A2, A3, wie auch die kumulative Feldstärke im Empfänger E erfasst
wird.
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Zu
jedem Raumpunkt um und entlang der Außenkontur K wird/werden die
Empfangsfeldstärke/n,
wie eingangs beschrieben, gespeichert.
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Es
existiert sodann zu jedem Ortspunkt der Außenkontur K und um die Außenkontur
K herum Daten, welche die Empfangsfeldstärken B1, B2, B3 der Antennen
A1, A2, A3 bezogen auf einen Ortspunkt, repräsentieren. Hierdurch lässt sich
nunmehr jeder einzelnen Antenne diejenige Feldstärke zuweisen, welche im Bereich
der Außenkontur
K der Karosserie vorhanden ist. Somit kann für den Empfänger E anhand der Feldstärke, welche
dieser empfängt,
festgestellt werden, durch Vergleich der im Speicher abgelegten
Feldstärken
mit den entsprechenden zugehörigen
abgespeicherten Daten entlang der Außenkontur K, an welcher Stelle
bzw. Position sich der Empfänger
E befindet.
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Da
nach Beendigung der Messungen die Außenkontur K des Fahrzeuges
F durch die gespeicherten Daten vorgegeben ist, kann eine Grenzfeldstärke BminA1, BminA2 BminA3 definiert werden, welche die Außenkontur
K des Fahrzeuges in Form von Feldstärken (Empfangsfeldstärken) widerspiegelt.
Liegt der Wert der Feldstärke,
welchen der Empfänger
E an einem Ort empfängt über der
Grenzfeldstärke
BminA1, BminA2 BminA3, so kann darauf geschlossen werden, dass
der Empfänger
E sich innerhalb des Fahrzeuges F befindet, ist der wert der Feldstärke hingegen kleiner
als die Grenzfeldstärke
BminA1, BminA2 BminA3 so ist daraus zu schließen, dass
ich der Empfänger
außerhalb
des Fahrzeuges F befindet.
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Auf
diese Weise ist eine sichere Erkennung möglich, ob sich der Empfänger innerhalb
oder außerhalb
des Fahrzeuges befindet.
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Anhand
der 2 ist der Zusammenhang zwischen dem Wert der Feldstärke und
der Position des ID-Gebers dargestellt. So zeigen die Linien B0, B1
und B2 Feldstärkeverteilungen
in Abhängigkeit vom
Abstand der Antenne für
unterschiedliche Sendeströme
I0 bis I2 und damit auch entsprechend unterschiedliche Sendefeldstärken. Dabei
ist Pmax die Grenze desjenigen Umgebungsbereichs,
innerhalb dessen sich der ID-Geber befinden muss, um die gewünschte Aktion,
beispielsweise das Öffnen
einer Tür
eines Kraftfahrzeugs, auszulösen.
Der sich anschließende
Bereich ist somit als nicht zu berücksichtigender Bereich schraffiert
dargestellt. Anhand der Variation des Sendestroms lässt sich
somit, im Zusammenhang mit den ermittelten Feldstärken die
Position eines Empfängers
gemäß der vorgehenden Beschreibung
relativ zum Fahrzeug exakt bestimmen. Es kann somit insbesondere
eine Feststellung erfolgen, ob sich der Empfänger innerhalb oder außerhalb
des Fahrzeuges befindet.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr
der Strom, der zur Sendeantenne fließt, nicht mehr gemessen und/oder
auf einen definierten Wert eingestellt. Vielmehr genügt es, die
Batteriespannung zu ermitteln. Anhand der Batteriespannung, bzw.
der Versorgungsspannung, welche zur Versorgung der Antennen und
der weiteren Elemente vorhanden ist, wird nunmehr der Antennensendestrom
errechnet. Im Empfänger
E wird nunmehr die Empfangsfeldstärke gemessen. Anhand der Beziehung
zwischen der Empfangsfeldstärke
im Empfänger
E und dem Strom der in der/den Antenne/n A1 bis A3 fließt, errechnet aus
der gemessenen Versorgungsspannung im Kraftfahrzeug, lässt sich
somit über
den bekannten Verlauf der Feldstärke
anhand der gespeicherten Daten über
die Entfernung des Empfängers
E von der Antenne A1 bis A3 bestimmen, an welcher Stelle sich der
Empfänger
E befindet, insbesondere ob der Empfänger im Fahrzeug oder außerhalb
des Fahrzeugs angeordnet ist.
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In 3 ist
die Sendevorrichtung im Kraftfahrzeug beispielhaft dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einer Steuereinheit ST, einem Spannungsmesser
U, der vorzugsweise in der Steuereinheit ST selbst integriert ist,
einem Strompulsweitenmodulator IP, der ebenfalls vorzugsweise in
der Steuereinheit ST integriert ist, sowie einer Antenne A, welche
im Wesentlichen aus der Serienschaltung eines Widerstand R, einer
Spule L und einer Kapazität
C besteht. Die Antenne A stelle einen Serienschwingkreis bestehend
aus dem Widerstand R, der Spule L und der Kapazität C dar.
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Der
im Serienschwingkreis, sprich in der Antenne A, fließende Strom,
der möglichst
konstant zu halten ist, ist zur Erzeugung der gewünschten
Sendesignale im Wesentlichen abhängig
vom Widerstand R, der Kapazität
C und der Induktivität
L und der Versorgungsspannung UBat. Da die Werte für den Serienschwingkreis,
d.h. die Werte für
die Induktivität, den
Widerstand und die Kapazität
bekannt sind, kann über
die Versorgungsspannung, d.h. den Wert der Versorgungsspannung,
der Strom, der im Serienschwingkreis fließt, errechnet werden. Diese
Errechnung nimmt die Steuereinheit ST vor, indem über den Spannungsmesser
U die Versorgungsspannung UBat gemessen wird und der Steuereinheit
ST vom Spannungsmesser U der Wert der Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt
wird. Anhand der Versorgungsspannung UBat errechnet die Steuereinheit
ST den Wert des Stromes, der in der Antenne A beim Senden fließt. Der
ID-Geber empfängt
das Signal und ermittelt den in dessen Empfangsantenne fließenden Strom. Über das
Verhältnis
dieser Ströme kann
damit auf die Position des ID-Gebers geschlossen werden, durch die
Steuereinheit ST, indem die Steuereinheit ST diese Stromwerte mit
den gespeicherten Werten vergleicht und interpoliert.