Verfahren und Vorrichtung zur Entfernungsmessung

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Entfer- nungsmessung, insbesondere zur Entfernungsmessung für passive Zugangssysteme für Kraftfahrzeuge.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entfernungsmessung zu optimieren. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Einige besonders vor ^¬ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben. Ausgestaltungen der Erfindung können als Alternativen zu vorhandenen Lösungen eine effiziente, fehler-unanfällige Entfernungsmessung ermöglichen.

Zu einigen Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen :

Nach Ausgestaltungen der Erfindung kann das zweite Objekt seitens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines PKW oder LKW, ange- ordnet sein, und/oder das erste Objekt seitens eines Schlüssels, insbesondere Funkschlüssels und/oder einer Karte (z.B. zum Öffnen/Starten des zweiten Objekts) angeordnet sein.

Nach Ausgestaltungen der Erfindung kann entweder nur eine Vorrichtung zur Bestimmung der aktuelleren Entfernung verwendet werden,

oder es können mehrere Vorrichtungen (z.B. unterschiedlicher Empfangssysteme wie z.B. RSSI und GPS etc.) zur Bestimmung der aktuelleren Entfernung mit nachfolgender Mittelung verwendet werden .

Weitere Merkmale und Vorteile einiger vorteilhafter Ausge ^¬ staltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, wobei auch in einer oder mehreren Zeichnungen dargestellte und/oder dazu nachfolgend beschriebene Merkmale in beliebiger Kombination eigene Er ^¬ findungen definieren können. Dabei zeigt zur Veranschaulichung von einigen möglichen Ausgestaltungen der Erfindung, vereinfachend schematisch:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung,

Fig. 2 eine weitere Vorrichtung zur Entfernungsmessung,

Fig. 3 ein erstes Objekt das sich einem zweiten Objekt von einem ersten Zeitpunkt zu einem zweiten Zeitpunkt von einer ersten Entfernung auf eine zweite Entfernung mit einer Geschwindigkeit annähert .

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Ausgestaltung der Erfindung mit einem ersten Objekt key in Form z.B. eines (z.B. Funk- und oder Karten-) Fahrzeugschlüssels und/oder ID-Gebers,

das sich von einer früheren Entfernung Entf (n-1) zu einem früheren Zeitpunkt t (n-1 ) einem zweiten Obj ekt in Form z . B . eines Fahrzeugs Kfz auf eine aktuellere Entfernung Entf (n) zu einem aktuelleren Zeitpunkt t (n) mit einer Geschwindigkeit v annähert.

In Fig. 3 links wird zu einem früheren Zeitpunkt t(n-l) (von zwei Zeitpunkten) das (links gestrichelt dargestellte) erste Objekt key in Form z.B. eines Funkschlüssels von einem gestrichelt dargestellten Benutzer Usr gehalten, der sich mit dem ersten Objekt key (z.B. gehend) mit einer Geschwindigkeit v von links in Fig. 3 in etwa die Mitte in Fig. 3 bewegt und zu einem aktuelleren Zeitpunkt t (n) an der aktuelleren Position etwa in der Mitte in Fig. 3 befindet, wo der Benutzer Usr und das erste Objekt key (un-gestrichelt ) zum aktuelleren Zeitpunkt t (n) (von zwei Zeitpunkten) dargestellt sind.

In einem funkbasierten Fahrzeug-Zugangs-und-oder Start-System werden zwischen dem ersten Objekt key in Form z.B. eines Funkschlüssels und dem zweiten Objekt Kfz z.B. in Form eines Fahrzeugs ein oder mehrere Signale Sig (n) , Sig (n-1) in einer oder mehrere Richtungen zu einem oder mehreren Zeitpunkten t(n-l), t (n) ausgetauscht.

Vereinfachend ist links in Fig. 3 ein Signal Sig (n-1) darge ^¬ stellt, das von einem ersten Sende-und/oder Empfangssystem Transceivl seitens des ersten Objekts key an ein zweites Sende-und/oder Empfangssystem Transceiv2 seitens des zweiten Objekts Kfz zum früheren Zeitpunkt t(n-l) gesandt wird, und etwa in der Mitte in Fig. 3 ist ein Signal Sig(n) dargestellt, das von einem ersten Sende-und/oder Empfangssystem Transceivl seitens des ersten Objekts key an ein zweites Sende-und/oder Empfangssystem Transceiv2 seitens des zweiten Objekts Kfz zu einem aktuelleren Zeitpunkt t (n) gesandt wird.

In Fig. 3 sind also zu zwei Zeitpunkten t(n-l) und t (n) gesandte Signale Sig (n-1), Sig(n) dargestellt, wobei nachfolgend ver ^¬ einfachend der erste t(n-l) dieser zwei Zeitpunkte als früherer Zeitpunkt und der zweite t (n) dieser zwei Zeitpunkte als ak- tuellerer Zeitpunkt t (n) bezeichnet wird.

Aufgrund (mindestens) eines seitens z.B. des zweiten Objekts Kfz (alternativ oder zusätzlich auch seitens des ersten Objekts key) empfangenen Signals Sig(n) bzw. Sig (n-1) kann die Entfernung der beiden Objekte key, Kfz mit unterschiedlichen Methoden (auch mit einer Kombination aus mehreren Methoden) bestimmt werden (z.B. mit der Laufzeit und/oder Signalgeschwindigkeit c (Luft) und/oder der Dämpfung und/oder einer geschätzten Geschwindigkeit v des Benutzers Usr und/oder ersten Objekts key und/oder verschiedenen Empfangssystemen GPS, RSSI etc.).

Z.B. wird mit einer Steuerung Vorl oder Vor 2 seitens des zweiten Objekts Kfz die aktuelleren Entfernung Ent (n) der Objekte key, Kfz voneinander bestimmt aus: -der zum früheren Zeitpunkt t(n-l) bestimmten früheren Entfernung Ent(n-l),

-einer geschätzten Geschwindigkeit (v) des ersten Objekts key relativ zum zweiten Objekt Kfz,

-der Zeitdifferenz t (n) - t(n-l) zwischen dem früheren Zeitpunkt t(n-l) und dem aktuelleren Zeitpunkt t (n) ,

-einer für mindestens eine Entfernung Ent (n) ; Ent(n-l) geschätzten Dämpfung Däm (z.B. -2*logl0 (Ent (n) ) ;

-*loglO (Ent (n-1) ) ) der Feldstärke (also damit der Feldstärke RSSI_Model (n) am empfangenden Objekt) eines seitens eines der Objekte key ausgesandten und seitens des anderen der Objekte (Kfz, key) empfangenen Signals Sig(n); Sig(n-l) über eine Entfernung Ent (n) ; Ent (n-1) zwischen den Obj ekten (key, Kfz) und -einer gemessenen Signalstärke RSSI (n) des zu einem aktuelleren Zeitpunkt t (n) seitens eines der Objekte Kfz empfangenen Signals Sig (n) .

Die geschätzte Geschwindigkeit v des ersten Objekts key relativ zum zweiten Objekt Kfz kann bei einem Kraftfahrzeugöff- nungs-und/oder Startsystem z.B. geschätzt sein auf zwischen 1 km/h und 30 km/h, insbesondere zwischen 3 km/h und 10 km/h, insbesondere 5 km/h (weil sich der Benutzer Usr mit seinem Funkschlüssel key z.B. gehend zu Fuß auf das Fahrzeug Kfz zu bewegen kann) .

Die für mindestens eine Entfernung Ent (n) ; Ent (n-1) geschätzten Dämpfung Däm kann z.B. geschätzt sein auf:

2*logl0 (Ent (n) ) bzw. -2*logl0 (Ent (n-1) ) .

(Bei z.B. einem Audio System kann sie auch anders geschätzt oder berechnet sein.)

In Fig. 1 ist beispielhaft eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Vorl dargestellt, wobei die Feldstärke RSSI (n) eines zu einem aktuelleren Zeitpunkt t (n) (am zweiten Objekt Kfz) eingehenden Signals Sig(n) mit einer Feldstärke ^¬ messeinrichtung Feldmess gemessen wird und in der Vorrichtung Vorl zur Bestimmung der aktuellen Entfernung Ent (n) verwendet wird .

Die gemessene Feldstärke RSSI (n) eines zum aktuelleren Zeitpunkt t (n) (am zweiten Objekt Kfz) eingehenden Signals Sig(n) wird von einer Fehlerkorrektureinrichtung Fehlerk korrigiert aufgrund einer geschätzten Dämpfung Däm (z.B. -2*logio (Ent (n) ) ;

-2*logio (Ent (n-1) ) der Feldstärke (auf RSSI_Model (n) im Bereich des zweiten Objekts Kfz) eines seitens eines der Objekte key ausgesandten und seitens eines der Objekte Kfz empfangenen Signals Sig(n) über eine Entfernung (Ent (n) oder (Ent (n-1)) zwischen den Objekten key, Kfz.

Z.B. wird in der Fehlerkorrektureinrichtung Fehlerk die Differenz RSSI (n) - RSSI_Model (n-1 ) der gemessenen Feldstärke RSSI (n) und der (z.B. aufgrund der Dämpfung und der (z.B. zuletzt) gemessenen Entfernung (Entf (n-1) bestimmten geschätzten

Feldstärke RSSI_Model (n-1 ) bestimmt.

In einer Entfernungs-Schätzungs-Einrichtung EntfSchätz wird aufgrund (z.B. gespeicherten oder von einer Steuerung z . B . im Kfz gelieferten etc.) Systemparametern SystParam (wie z.B. der Dämpfung Däm eines Signals bei der Signalausbreitung und/oder einer geschätzten Geschwindigkeit v des Benutzers Usr und/oder ersten Objekts key) und/oder der früheren (t(n-l)) bestimmten/gemessenen Entfernung Entf (n-1) die aktuellere Entfernung Entf (n) bestimmt.

Es kann auch berücksichtigt werden, dass eventuell die Ab ^¬ tastwerte mit der empfangenen Feldstärke nicht in einem festen Zeitraster empfangen werden und/oder dass die Bewegungsgeschwindigkeit v des Benutzers Usr begrenzt sein kann. Der Ausgang des von einer Schätzmodelleinrichtung Model (zur Bestimmung von RSSI_ (Model (n) ) verwendeten Schätzmodels wird mit z.B. der gemessenen Feldstärke RSSI (n) und/oder der geschätzten Entfernung (Ent(n-l)) verglichen und abhängig von der Differenz kann die vorher bestimmte Entfernung angepasst werden.

Im Model kann auch die begrenzte, geschätzte Geschwindigkeit v (des ersten Objekts key und/oder (z.B. gehenden) Benutzers Usr) berücksichtigt werden, was die Entfernungsveränderung dE der Positionen (des ersten Objekts key) zu zwei Zeitpunkten (t(n-l); t (n) ) (und/oder Abtastwerten (n-1; n) ) begrenzen und/oder geschätzt definieren kann:

Ent(n) - Ent(n-l) < ( (t (n) -t (n-1 )) * v.

Somit kann die (z.B. maximale oder mittlere geschätzte) ge ^¬ schwindigkeitsbedingte (v) Entfernungsveränderung dE (n) der Positionen (des ersten Objekts key) vom früheren Zeitpunkt (t (n-1) ; t (n) ) links in Fig. 3 zum aktuelleren Zeitpunkt t (n) in der Mitte in Fig. 3 z.B. wie folgt geschätzt werden als:

dE(n) = ( (RSSI (n) -RSSI_Model (n) ) / ( (RSSI (n) +RSSI_Model (n) ) * ( (t (n) -t (n-1) ) *v;

Somit kann aufgrund der (z.B. maximalen oder mittleren geschätzten) geschwindigkeits- (v) -bedingten Entfernungsverän- derung dE (n) der Positionen (des ersten Objekts key) vom früheren Zeitpunkt (t(n-l); t (n) ) zum aktuelleren Zeitpunkt t (n) z.B. die aktuellere Entfernung Ent (n) wie folgt geschätzt werden als: Entfernung (n) = Entfernung (n-1 ) + dE (n)

und damit:

Entfernung (n) = Entfernung (n-1 ) + dE (n) =

Entfernung (n-1) + ( (RSSI (n) -RSSI_Model (n) ) /

( (RSSI (n) +RSSI Model (n) ) * ( (t (n) -t (n-1) ) *v In dem Model Mod können verschiedenste mögliche systematische und/oder zufällige Fehler berücksichtigt werden, indem die Modelparameter auf Basis von umfangreichen Messungen ermittelt werden kann.

Alternativ könnte auch aufgrund einer geschätzten Dämpfung Däm (z.B. -2*logio (Ent (n) ) ; -2*logio (Ent (n-1) ) und/oder geschätzten Feldstärke RSSI_Model (n) und/oder Geschwindigkeit v und/oder Zeitdifferenz (t (n) -t (n-1) die aktuellere Entfernung Ent (n) in Entfernungs-Schätzungs-Einrichtung EntfSchätz bestimmt werden.

Nach Ausgestaltungen der Erfindung können sehr unterschiedliche Signale (z.B. mit 2.8 MHz und/oder aus einem GPS-Empfänger und/oder aus einem RSSI-Empfänger) als und/oder zusammen mit von der Entfernung abhängigen Signalen zur Bestimmung einer aktuelleren Entfernung berücksichtigt werden und somit in vielen Anwendungssituationen eine zuverlässige Entfernungsbestimmung ermöglichen . In Fig. 2 ist beispielhaft eine weitere erfindungsgemäß aus ^¬ gestaltete Vorrichtung Vor2 dargestellt.

Die Vorrichtung Vor2 weist auf:

- in Fig. 2 oben eine erste Entfernungsschätzeinrichtung Entfschätzl, zur Bestimmung einer ersten aktuelleren Entfernung Entf (n,l) mit Systemparametern SystParam (wie z.B. der Dämpfung Däm eines Signals bei der Signalausbreitung und/oder einer geschätzten Geschwindigkeit v des Benutzers Usr und/oder ersten Objekts key) und/oder der früheren (t(n-l)) bestimm- ten/gemessenen Entfernung Entf (n-1) und/oder einer Zeitdifferenz ( t (n) -t (n-1 ) ,

und zwar z.B. für ein Signal Sig(n,l) in Form z.B. eines RSSI-Signals und/oder einer für Fahrzeugschließsysteme üblichen Frequenz wie z.B. UWB, HF, LF, Bluetooth, Nahbereichsfunk etc. und/oder eines ersten (RSSI-) Funksystems, und

-in Fig. 2 unten eine zweite Entfernungsschätzeinrichtung Entfschätz2, zur Bestimmung einer zweiten aktuellen Entfernung Entf (n,2) mit Systemparametern SystParam (z.B. betreffend GPS-Signale und/oder eine geschätzten Geschwindigkeit v des Benutzers Usr und/oder ersten Objekts key) und der früheren (t(n-l)) bestimmten/gemessenen Entfernung Entf (n-1) und einer Zeitdifferenz (t(n)-t(n-l) und (Ortsangaben- ) Parametern GPS (n) z.B. einer Satellitenempfangseinrichtung (z.B. eines

GPS-Empfangs-Chips/Moduls) ,

-in Fig. 2 in der Mitte eine Mittelwertbildungseinrichtung Mit, welche diese beiden bestimmten ersten und zweiten aktuelleren Entfernungen (Ent(n,l), (Ent(n,2)) zu einem Mittelwert mittelt, wobei hier der Mittelwert als aktuellere Entfernung (Ent (n) ) angenommen wird.

Anstatt eines ersten Funksystems (RSSI, Transceivl) in Form eines RSSI-Funksystems kann z.B. auch

-ein Bluetooth-System, oder

-ein auf Tönen (z.B. hörbaren Tönen oder Ultraschall oder Infraschall) z.B. eines Audio-Systems (z.B. insbesondere Computer oder Notebook oder Mobilfunkengerät oder Smartphone) basierendes Funksystem und/oder Signale in Fig.l oder in Fig.2 (oben) verwendet werden.