Zugangseinrichtung am Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur

Positionsbestimmung einer mobilen Zugangseinrichtung gegenüber einem Kraftfahrzeug.

An Fahrzeugen werden häufig elektronische Zugangsmittel verwendet, um eine Schließfunktion oder Startfunktion am

Fahrzeug auszulösen. Dazu sind Funkfernbedienungen für Fahrzeuge bekannt, außerdem sogenannte Keyless-Entry-Systeme und Keyless- Go-Systeme, welche eine aktive Betätigung der

Fernbedienungsmittel überflüssig machen.

Zunehmend werden außerdem multifunktionale Geräte mit drahtlosen Kommunikationsfähigkeiten für den Zweck der

Legitimationsprüfung gegenüber einem Kraftfahrzeug verwendet. Die Zugangseinrichtung ist in diesem Fall ein mobiles

Kommunikationsgerät in Gestalt eines Mobiltelefons oder mobiler Computer, welcher die Funktionen eines Fahrzeugschlüssels übernimmt, so dass der Benutzer neben seinem mobilen

Kommunikationsgerät keine weitere Zugangseinrichtung mitzunehmen braucht. Die Zugangseinrichtung ist mit entsprechenden Daten und Schnittstellen ausgestattet, die eine Kommunikation mit

Fahrzeugsystemen erlauben, um Berechtigungsdaten an das Fahrzeug zu übertragen.

Diese mobilen Zugangseinrichtungen sind jedoch zu den etablierten Systemen der Kraftfahrzeuge für die Zugangskontrolle nicht kompatibel. Herkömmliche Systeme an Kraftfahrzeugen verwenden häufig niederfrequente Signale, insbesondere um die Position einer Zugangseinrichtung gegenüber dem Fahrzeug

festzustellen und diese Position in eine Plausibilitätsprüfung einzubeziehen .

Moderne Mobiltelefone, Smartphones und tragbare Computer weisen jedoch standardisierte Schnittstellen zur hochfrequenten Kommunikation auf, die mit diesen Systemen auf Fahrzeugseite zur Lagebestimmung nicht kompatibel sind. Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und nachrüstbare Lösung für Fahrzeuge anzubieten, die eine verlässliche

Positionsbestimmung einer mobilen Zugangseinrichtung gegenüber einem Fahrzeug erlaubt, um die Zugriffsberechtigungen auf das Fahrzeug sicherer zu gestalten.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den

Merkmalen des Patentanspruches 1.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur

Positionsbestimmung einer mobilen Zugangseinrichtung gegenüber einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die mobile

Zugangseinrichtung eine Kommunikationseinrichtung für eine drahtlose Kurzdistanzkommunikation aufweist.

Die mobile Zugangseinrichtung kann ein handelsübliches

Kommunikationsgerät sein, zum Beispiel ein Mobiltelefon oder ein tragbarer Computer. Diese Systeme enthalten standardmäßig eine oder mehrere Kommunikationseinrichtungen zur Etablierung von drahtlosen Kurzdistanzkommunikationen. Unter

Kurzdistanzkommunikation ist im Rahmen dieser Anmeldung eine Funktechnik zu verstehen, welche einen räumlich begrenzten

Datenaustausch innerhalb von einigen Metern, beispielsweise bis zu 20 Metern erlaubt.

Das Fahrzeug weist eine Steuereinrichtung auf, welche zur Sperrung und Freigabe des Zugriffs auf eine Fahrzeugfunktion ausgebildet ist. Bei der Funktion kann es sich um die Freigabe oder Sperrung von Türöffnungen oder Klappenöffnungen handeln, jedoch auch um den Start eines Motors des Fahrzeuges oder eine sonstige Bedienfunktion, die von innerhalb des Fahrgastraumes ausgelöst wird.

Gemäß der Erfindung werden mehrere separate Module

vorgesehen, die jeweils in einem Gehäuse ausgebildet sind. Jedes der Module enthält in seinem jeweiligen Gehäuse eine

Kommunikationseinrichtung für die genannte drahtlose

Kurzdistanzkommunikation. Außerdem ist in jedem der Module ein eigenständiger, autonomer Energiespeicher vorgesehen,

beispielsweise eine Batterie. Die Gehäuse jedes Moduls umfassen damit sowohl die Kommunikationseinrichtung für die drahtlose Kurzdistanzkommunikation als auch den zugehörigen

Energiespeieher .

Jedes der Module weist außerdem Befestigungsmittel auf, welche die Befestigung der Module im Innenraum eines Fahrzeuges erlauben. Dafür können beispielsweise die Gehäuse Rastmittel aufweisen, um die Gehäuse der Module an geeigneten Stellen in den Raum des Kraftfahrzeuges ortsfest zu platzieren, wobei die Rastmittel mit fahrzeugseitigen Gegenstücken wechselwirken.

Alternativ sind andere Befestigungsmittel möglich,

beispielsweise Klebstoffe oder Magnete.

Wenigstens eines der Module ist zur Datenübertragung mit der Steuereinrichtung gekoppelt. Zwischen dem wenigstens einen Modul und der Steuereinrichtung des Kraftfahrzeuges ist eine

Datenverbindung etablierbar, über welche eine Datenübermittlung zumindest von diesem Modul zu der Steuereinrichtung möglich ist. Die übrigen Module können ebenfalls unmittelbar mit der

Steuereinrichtung gekoppelt werden, um Daten zu dieser zu übertragen, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Module untereinander in Kommunikationsverbindung stehen und nur das eine genannte Modul mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist. Die Kopplung kann über die Kommunikationseinrichtung zur

Kurzdistanzkommunikation erfolgen, welche in dem Modul

ausgebildet ist, oder über einen anderen Kopplungsweg.

Die Module sind ausgebildet, um jeweils eine Signalstärke einer Signalübertragung zwischen der Zugangseinrichtung und dem jeweiligen Modul zu erfassen. Außerdem sind die Module und die Steuereinrichtung des Fahrzeuges derart ausgebildet, dass eine Positionsbestimmung der Zugangseinrichtung in Abhängigkeit von mehreren erfassten Signalstärken verschiedener Module ausgeführt wird. In Abhängigkeit von dieser Signalstärkebestimmung erfolgt die Freigabe oder die Sperrung eines Zugriffs auf die

Fahrzeugfunktionen .

Die Module werden erfindungsgemäß an unterschiedlichen

Positionen am Kraftfahrzeug, insbesondere im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges angeordnet. Je nach Position und Lage der

Zugangseinrichtung erfolgt ein Datenaustausch zwischen der

Kommunikationseinrichtung und einem Modul mit einer Signalstärke, die abhängig von der Distanz und den in der

Funkstrecke angeordneten Hindernissen ist. Durch ein Einmessen des Systems kann erreicht werden, dass Signalstärkeprofile der Mehrzahl von Modulen in der Steuereinrichtung oder auch einem der Module ausgewertet werden, um die Position der

Zugangseinrichtung innerhalb des Fahrgastraumes oder auch außerhalb des Fahrgastraumes zu bestimmen.

Die mobile Zugangseinrichtung tritt in einen Signalaustausch über die Kurzdistanzkommunikation mit mehreren der Modulen. In mehreren dieser Module wird die zugehörige Signalstärke der

Kommunikation ermittelt. Durch Vergleich der Signalstärken kann die Position der mobilen Zugangseinrichtung in Näherung bestimmt werden. Die Positions- und Distanzbestimmung über hochfrequente Funktechniken ist zwar grundsätzlich problematischer als die Verwendung von niederfrequenten Funkwellen zur

Positionsermittlung, durch die flexible Anordnung der Module des erfindungsgemäßen Systems im Fahrzeugraum ist jedoch eine verlässliche Erkennung, insbesondere Innen-Außenerkennung der Lage der Zugangseinrichtung möglich.

Die flexible Anordnungsmöglichkeit jedes Moduls, welches einen eigenen Energiespeicher und Befestigungsmittel aufweist, ermöglicht die optimale Platzierung der Module im Innenraum des Fahrzeuges und eine Nachrüstung entsprechender Fahrzeuge. Die Module weisen untereinander keine drahtgebundenen

Vernetzungsmittel auf, sondern sind autark energieversorgt und an beliebiger Stelle im Fahrzeugraum zu platzieren. Die

entsprechenden Systeme mit den Modulen sind daher äußerst rasch und mit geringem Kostenaufwand einzusetzen. Dies ist gegenüber drahtgebundenen Systemen ein erheblicher Vorteil, da es keine Leitungen in dem Innenraum des Fahrzeuges zu verlegen und hinter Verkleidungen einzubringen gibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Module mit ihren Kommunikationseinrichtungen und die

Zugangseinrichtungen mit ihrer Kommunikationseinrichtung für eine Kommunikation gemäß einem Bluetooth Low Energy (BLE)

Standard ausgebildet. Der BLE-Standard ist ein Teil der

etablierten Bluetooth-Spezifikation. Grundsätzlich gibt es Kommunikationseinrichtungen, welche ausschließlich den BLE- Standard unterstützen, andere Geräte stützen den BLE-Standard sowie den herkömmlichen Bluetooth Standard.

Aus Gründen der Energieeffizienz unterstützen die Module gemäß der bevorzugten Ausführungsform ausschließlich den BLE- Standard, um eine dauerhafte und langfristige Funktion des

Systems mit den autonomen Satelliten mit eigener

Energieversorgung über mehrere Jahre sicherzustellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Module des erfindungsgemäßen Systems derart ausgebildet, dass jedes der Module mit wenigstens einem anderen der Module in eine drahtlose Kurzdistanzkommunikation eintritt und Daten zu einer Signalstärke einer Signalübertragung zwischen der

Zugangseinrichtung und dem jeweiligen Modul an das andere Modul überträgt.

Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Art Netz zwischen den Modulen des Systems gebildet, wobei sowohl ein Sternnetz als auch ein Ringnetz oder eine sonstige Netzkonfiguration über die Kurzdistanzkommunikationen zwischen den einzelnen Modulen etablierbar ist. Da jedes der Module eine Signalstärke zwischen dem Modul und der Zugangseinrichtung erfasst, können die zu dem Modul erfassten Daten an ein anderes Modul übertragen werden, wo sie ausgewertet oder weitergereicht werden können.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nur eines der Module die Daten auswertet oder die Daten von allen Modulen über das aufgespannte Netz zwischen den autonomen Modulen an die

Steuereinrichtung des Fahrzeugsystems weitergereicht werden. Diese Weitergabe der Informationen findet mit einer zugehörigen Identifikationskennung des Moduls statt, welches die jeweiligen Daten erfasst hat, so dass eine Zuordnung des erfassenden Moduls zu den Signaldaten möglich ist und in Kenntnis der Lage des identifizierten Moduls die Positionsbestimmung der

Zugangseinrichtung durchgeführt werden kann.

Bei Anwendung der Erfindung wird es nach Platzierung der Module im Fahrzeugraum ggf. erforderlich sein, das System hinsichtlich der Lage der einzelnen Module und der Signalstärken einzulernen, sofern diese nicht an vorgegebenen und systemseitig gespeicherten Positionen platziert werden. Dabei ist es möglich, dass sich die Module durch Aufspannen eines entsprechenden

Kommunikationsnetzes zwischen den Modulen eigenständig

einmessen, um die Distanz zwischen den einzelnen Modulen zu ermitteln. Dieser Einmessvorgang zwischen den einzelnen Modulen des Systems kann einmalig oder wiederholt erfolgen, z.B. in größeren Zeitabständen bei dem Wunsch nach einer erneuten

Kalibrierung wiederholt werden.

Das Einmessprinzip kann dabei so gestaltet sein, dass jedes der Module mit jedem anderen Modul kurzzeitig Daten austauscht und die Signalstärken einseitig oder beidseitig erfasst werden. Mit den Signalstärken, die repräsentativ für die Signalstrecke und Entfernung der Module voneinander sind, kann dann die Lage der Module zueinander durch Trilateration bestimmt werden. Im Betrieb der Vorrichtung können diese Entfernungsinformationen der Module zueinander bei der Bestimmung der Position der

Zugangseinrichtung gegenüber den Modulen berücksichtigt werden.

In einer bevorzugten Gestaltung der Erfindung ist eines der Module als Hauptmodul derart ausgebildet, dass es für eine

Kurzdistanzkommunikation mit sämtlichen anderen Modulen

ausgebildet ist, wobei das Hauptmodul von den übrigen Modulen Informationen zu den dort jeweils erfassten Signalstärken empfängt und diese Information oder daraus abgeleitete

Informationen an die Steuereinrichtung übermittelt.

Wie oben beschrieben, kann das zwischen den Modulen

aufgespannte Netz grundsätzlich dafür sorgen, dass

Distanzinformationen über das Netz weitergereicht werden. Die Auswertung dieser Informationen kann dann in einem einzelnen Modul stattfinden oder die Informationen werden als Rohdaten an die Steuereinrichtung im Fahrzeug übermittelt, wo eine

Auswertung und Positionsbestimmung erfolgt.

Gemäß der genannten Ausführungsform ist jedoch eines der Module zur Kurzdistanzkommunikation mit sämtlichen anderen

Modulen ausgebildet, so dass bezüglich dieses Moduls eine

Sternverbindung zu allen anderen Modulen besteht. Dieses Modul erhält die Distanzinformationen und Signalstärkeinformationen von allen anderen Modulen und leitet diese, aufbereitet oder als Rohdaten, an die Steuereinrichtung weiter.

Gegebenenfalls kann dieses Hauptmodul mit einer besonders leistungsfähigen Energiequelle versorgt sein oder es kann, im Gegensatz zu den weiteren Modulen, an ein Fahrzeugnetz zur

Spannungsversorgung angeschlossen sein.

In einer bevorzugten Weiterbildung der voranstehend

genannten Ausführungsform ist das Hauptmodul über eine

Datenleitung mit der Steuereinrichtung gekoppelt. Die

Datenleitung kann zusammen mit Versorgungsleitungen ausgeführt sein, um das Modul sowohl spannungsversorgt zu halten als auch die Daten von dem Modul, welche dieses von allen anderen Modulen empfangen hat, weiterzuleiten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Befestigungsmittel der Module als Klebepads ausgebildet.

Eine derartige Gestaltung ermöglicht eine besonders flexible Anordnung der Module im Fahrzeug, insbesondere im Fahrgastraum. Die Klebepads erlauben die Anordnung der Module beispielsweise im Bereich von Innenverkleidungen, Scheiben oder in Ablagen.

Während die Erfindung grundsätzlich mit verschiedenen Arten von Zugangseinrichtungen einsetzbar ist, die über die Fähigkeit zur Kurzdistanzkommunikation verfügen, ist es bevorzugt, dass die Zugangseinrichtung als Smartphone ausgebildet ist.

Smartphones verfügen regelmäßig bereits über verschiedene Kommunikationseinrichtungen für drahtlose

Kurzdistanzkommunikationen, beispielsweise Schnittstellen zur Kommunikation über Bluetooth oder Bluetooth Low Energy.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert .

Figur 1 zeigt schematisch die Platzierung der

erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Fahrzeug;

Figur 2 zeigt schematisch die erfindungswesentlichen

Komponenten eines Moduls.

In Figur 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1 dargestellt. In dem Fahrzeug sind an unterschiedlichen Positionen des inneren Fahrgastraumes Module 2a, 2b, 2c und 2d angeordnet. Die Module 2a und 2d befinden sich im Bereich der Windschutzscheibe und des vorderen Armaturenbretts und sind dort mit an den Modulen angeordneten Klebepads fixiert. Die Module 2b und 2c sind im heckseitigen Fahrgastraum, im Bereich der C-Säule ebenfalls mit Klebepads im Innenraum fixiert.

Sämtliche der Module 2a, 2b, 2c und 2d verfügen über

Kommunikationseinrichtungen gemäß dem Bluetooth Low Energy (BLE) Standard. Die Module 2b, 2c und 2d sind mit Energiespeichern in Gestalt von Batterien ausgestattet, die im Inneren der

Gehäusemodule aufgenommen sind. Das Modul 2a ist über eine

Leitungsverbindung mit einer Steuereinrichtung 3 im Fahrzeug gekoppelt. Das Modul 2a wird über die Kabelanbindung mittels Kopplung mit dem Versorgungsnetz des Fahrzeuges außerdem mit Energie versorgt.

Das Modul 2a dient in diesem Ausführungsbeispiel als

Hauptmodul, welches Signale von den übrigen Modulen 2b, 2c und 2d empfängt, die gemäß dem BLE-Standard übertragen werden.

In Figur 2 ist das Modul 2d stellvertretend für die Module 2b, 2c, 2d dargestellt. Das Modul 2d weist eine

Kommunikationseinrichtung 10a gemäß dem BLE-Standard auf, welche mit einer Batterie 10b gekoppelt ist. Eine Antenne 10c zur

Übertragung der BLE-Signale ist mit der

Kommunikationseinrichtung 10a verbunden. Ein Klebepad lOd mit beidseitiger Klebebeschichtung ist an dem Modul 2d als

Befestigungsmittel angeklebt, und kann zur Befestigung des

Moduls 2d im Fahrgastraum verwendet werden.

Eine mobile Zugangseinrichtung 4 ist außerhalb des

Fahrgastraumes des Fahrzeuges 1 angeordnet. Die mobile

Zugangseinrichtung ist in diesem Beispiel ein Smartphone, welches als Fahrzeugschlüssel für das Fahrzeug konfiguriert ist. Die mobile Zugangseinrichtung weist eine

Kommunikationseinrichtung für einen drahtlosen Datenaustausch gemäß dem BLE-Standard auf. Die mobile Zugangseinrichtung 4 koppelt dazu mit einer entsprechenden Sendeempfangseinheit am Fahrzeug (nicht dargestellt) . Um den Zugang zum Fahrzeug

sicherer zu gestalten, wird die Position der mobilen

Zugangseinrichtung 4 gegenüber dem Fahrzeug bestimmt, in dem die mobile Zugangseinrichtung 4 Signale aussendet, deren Signalstärke in den Modulen 2a, 2b, 2c und 2d erfasst werden. Dazu kann die mobile Zugangseinrichtung nacheinander mit mehreren der Module 2a...2d in Datenaustausch treten.

Jedes der Module, welches in eine BLE-Verbindung mit der mobilen Zugangseinrichtung tritt, erfasst die Signalstärke der empfangenen Signale.

Die erfassten Signalstärken der BLE-Verbindung zwischen der mobilen Zugangseinrichtung 4 und den jeweiligen Modulen werden an das Hauptmodul 2a von den übrigen Modulen 2b, 2c und 2d übermittelt. Das Modul 2a leitet die ermittelten Signalstärken an die Steuereinrichtung 3 weiter. Dort wird ermittelt, ob die ermittelten Signalstärken eine Positionsbestimmung zulassen und für die angeforderte Fahrzeugfunktion eine legitime Position anzeigen .

Möchte beispielsweise ein Träger der mobilen

Kommunikationseinrichtung 4 die Fahrgasttür öffnen, ist die Positionsbestimmung außerhalb des Fahrzeuges erforderlich.

Befindet sich hingegen eine mobile Zugangseinrichtung 5 im

Innenraum des Fahrzeuges, so zeigen die an den Modulen 2a, 2b, 2c und 2d empfangenen Signalstärken von der mobilen

Zugangseinrichtung erheblich größere Signalstärken beim BLE- Signalaustausch .

Zur Auswertung der Position über die Signalstärken kann eine herkömmliche Trilateration verwendet werden oder es wird ein Wertevergleich mit vorgegebenen zulässigen

Signalstärkeintervallen zu zugeordneten Positionen verglichen. Dazu ist entweder im Hauptmodul 2a oder der Steuereinrichtung 3 die Position der Module 2a, 2b, 2c und 2d zu ermitteln und zu speichern. Dies kann in einem anfänglichen Einmessvorgang geschehen, der nach der Platzierung und Fixierung der Module im Innenraum des Fahrzeuges gestartet wird. Dazu kann

beispielsweise das Hauptmodul 2a an einer vorgegebenen Position im Fahrgastraum platziert werden und es kann eine

Signalstärkeerfassung für den Datenaustausch zwischen den

Modulen erfolgen. Daraufhin erhält das Hauptmodul 2a

Informationen über die Distanz der übrigen Module zum

Hauptmodul. Weiterhin können die Module untereinander in Datenaustausch treten, beispielsweise also das Modul 2b mit dem Modul 2c und das Modul 2c mit dem Modul 2d oder auch zwei 2d mit 2b. Diese Signalstärken können, zusammen mit den jeweiligen Identifikationsdaten der Module, welche die Signalstärken ermitteln und der Module, welche die Signale ausgesandt haben, in dem Hauptmodul 2a oder der Steuereinrichtung 3 genutzt werden, um eine Lagebestimmung der Module zueinander zu

berechnen. Dieser Einmessvorgang kann einmalig geschehen oder mehrfach wiederholt werden. Durch die flexible und autonome Energieversorgung der Module ist eine Nachrüstung im Fahrzeug problemlos möglich und auch die Platzierung in den Fahrzeugen kann in bestmöglicher Weise erfolgen. Entsprechend führt die modulare und autarke Ausbildung von den Modulen zu einer

verbesserten Sicherheit bei der Positionsüberprüfung von mobilen Zugangseinrichtungen.