CN101932481A - 车钥匙以及利用车钥匙在近距离内定位机动车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种与车辆(1)进行无线电通信的车钥匙(5)，所述车钥匙(5)具有用于向所述车辆(1)传输无线电信号的无线电发射机(7)。为了能够在近距离内定位所述车辆(1)，所述车钥匙(5)具有无线电接收机(6)和/或音频接收机(6)，通过所述无线电接收机(6)和/或所述音频接收机(6)和所述无线电发射机(5)与所述车辆(1)的收发机(2)建立双向通信。此外，描述了一种通过使用所述车钥匙(5)来定位所述车辆(1)的对应方法。

Description

车钥匙以及利用车钥匙在近距离内定位机动车辆的方法
技术领域
本发明涉及与车辆进行无线电通信的车钥匙，所述车钥匙具有用于向车辆传输无线电信号的无线电发射机，并且涉及一种通过使用车钥匙在车辆的近距离内定位机动车辆的方法。
背景技术
对应于通常已知的现有技术，向车辆传输无线电信号并且致使设置在车辆内的中央锁定***锁定或解锁车辆门的无线电车钥匙和躯干用于打开和关闭车辆。在这种背景下，典型地，通过视觉或听觉(audible)的确认信号来指示机动车辆的打开和关闭。经常地，车辆的闪烁指示灯被激活一次或两次。在一些情况下，还生成在车辆附近感知的轻声(quiet sound)信号以及为驾驶员生成已经成功地执行关闭过程的信号。在一些情况下，这些信号还帮助在大型停车场中寻找机动车辆。然而，闪烁指示灯信号和听觉信号都不能很好地被感知，以使其促进车辆的定位。
通过车钥匙触发没有启动关闭处理但是激活了车辆喇叭的无线电信号也是公知的。通常，喇叭信号是如此响亮以致它可以容易地被感知并且从而能够以简单的方式发现车辆。然而，喇叭信号可能会相当地打扰其它道路使用者。因为这个原因，在封闭空间(例如，多层停车场)或内城中，根本不允许频繁地鸣喇叭。
DE 10 2005 035 242 A1描述了一种使用多样性传感器的多用途交通监控的***，通过所述***在单个或交错的路线部分对车辆进行监控，以检测、取证和惩罚道路交通管理的违规。使用这些***，还可以定位停泊的车辆。然而，这将需要用这些监控***几乎全地区的覆盖，这既不想要也不可行。
DE 696 10 626 T2公开了一种用于与对象通信和/或用于观察和特别是定位车辆的方法和模块，其以简单的方式并且依靠已知技术***，在近距离内，以及例如在被盗之后再次定位机动车辆。为了这个目的，建议同时使用3个***用于定位：耦合到车辆内装备的***中的大面积寻呼网络(寻呼服务)、蜂窝移动无线电网络和利用展频(band-spreading)传输方法(码分多址网络)的局域网络。大面积寻呼网络用于通信的主要部分并因此预留了移动无线电网络的容量。蜂窝移动无线电网络用于与车辆进行双向通信。第三个网络包括能够可靠地接收数据(例如，从接收信标)并且将数据发送回本地接收机的接收机。在被盗的情况下，这第三个网络用于向移动中的车辆发送数据，于是例如通过听觉和/或视觉的信号吸引注意，或停用车辆功能。然而，由于精确度不够并且技术手段太复杂，这样的***不适于帮助，例如，在大型停车场内车辆的定位。
在某些情况下，在其它移动设备(例如，移动电话或PDA)中集成合适的定位功能也是已知的。然而，这需要车辆的驾驶员总是携带这个附加的设备。另外，该附加设备需要独立技术装配，这经常被认为很复杂而且容易出故障，特别是在现代移动设备中。
发明内容
因此，本发明的目的为提出一种通过简单手段且没有附加设备的能够在近距离内定位车辆的***。
通过权利要求1和9的特征来达到这个目的。在最初提到的类型的车钥匙中，为此目的提供了：车钥匙具有无线电接收机和/或音频接收机，通过无线电接收机和/或音频接收机和无线电发射机建立与车辆的收发机的双向通信。作为结果，有可能的是，车钥匙不仅呈现出用于打开或关闭车辆和激活其它车辆功能的无线电信号，还可以接收、处理和评估来自车辆自身的信息。
在任意传输方向上通过无线电通信可以实现双向通信。这在技术上特别地简单，因为由此能够以简单的方式将无线电发射机和无线电接收机构造为收发机。这样比以单独组件的形式设置发射机和接收机更有利，而且这样需要更小的安装空间。尤其对于无线电钥匙，后者是特别有利的。根据本发明的替代实施例，本发明的双向通信还可以通过不同类型的通信来实现。因此，有可能将还用于关闭功能的无线电通信用于从无线电钥匙到车辆的通信。根据本发明，特别地，对于所期望的近距离定位功能具有高信息内容的其它的通信形式也可以用于车辆到无线电钥匙的回程通信。特别地，声音或超声波通信适合于这个目的，其可以由位于无线电钥匙的局部上的作为音频接收机的合适的麦克风所接收。
所接收的信息包括：特别地，随后可以通过车钥匙上适当的显示装置来指示的关于机动车辆位置的信息，以使得能够基于钥匙而在近距离内定位车辆。通过这种方式，不用单独的技术附加设备而只用车钥匙和车辆自身来实现定位，在车钥匙和车辆自身中实现了所有用于定位的必要功能。
特别地适合于根据本发明的这种双向近距离通信的无线电通信规定，无线电发射机和无线电接收机被设置用于在UHF到SHF频带上通信。UHF(超高频)频率典型地覆盖从0.3到3GHz的波长范围。邻近该频率范围的从3到30GHz左右的范围为SHS(特高频)频带。因此，特别地，可以考虑能够作为自由使用的频带的ISM(工业、科学和医药)频带，例如，434MHz、868MHz、2.4GHz或甚至更高，大约位于60GHz的频率。这些根据本发明优选建议的频带保证近距离内，以及建筑物(例如，多层停车场)内足够的无线电范围，并且使得能够在车辆和车钥匙间建立无线电测向链路，以定位机动车辆。
根据本发明的一个实施例，定位设备被安排用于在所述车辆和所述车钥匙间建立无线电电测向链路，所述车辆作为测向仪(direction finder)并且所述车钥匙为对象，或反之亦然。在该背景下，所述车辆自身负责所述测向功能并且所述钥匙为搜寻对象将是有利的，因为在这种情况下，能够在所述机动车内以简单方式按所期望的大小来实现测向天线的尺寸。在测向信息可用之后，然后它被传输到所述车钥匙中的接收机，并且例如，以指南针尖端的形式或借由在所述车钥匙上实现的电子指南针来指示。相反地，如果所述车钥匙负责测向功能并且所述车辆为搜寻的对象，所述车钥匙的金属钥匙可以被当做测向天线使用。如果必要，通过钥匙-手-耦合，持有所述钥匙的人也可以担当测向天线。然而，通常，这些测向天线无法充分地定向，这样引发了测向上距大的不确定性。在一些情况下，至少对于不可能测向的情况，提供电耦合到所述钥匙并且具有更好的定向效果的测向天线。然而，在这个变型中有利的是，测向信息随后不再需要从所述车辆传输到所述车钥匙，因为所述信息在所述车钥匙中是直接可用的并且已经与所述钥匙持有者感兴趣的坐标***相关联。
此外，根据本发明的另一个实施例，所述车辆可以发出声音或超声波信号用于定位目的，并且可以由所述车钥匙中的音频接收机，特别是麦克风，接收上述声音或超声波信号。为了定位的目的，也就是，为了测量方向和/或距离，可以评估所述声音信号的传播时间或它的响度。后者对应于无线电测向情况下对所接收的场强的评估。
对于通过车钥匙定位车辆的另外的可能性在于，所述车钥匙的定位设备具有全球定位***(GPS，Galileo或类似的)的接收机，所述定位设备被安排用于根据停泊车辆的位置校准所述车钥匙的位置。通过这种方式，有可能通过所述全球定位***的固定坐标***的绝对坐标，以简单的方式确定钥匙和车辆的相对位置。
根据这个实施例的简单变型，当车辆被锁定时，通过所述机动车辆的定位设备将所述机动车辆的位置传输给钥匙，所述定位设备设置为导航***的一部分。于是，当机动车辆的驾驶员寻找他的车辆时，他激活所述车钥匙的搜索功能，该功能因此确定他自己在全球定位***坐标***内的位置，并且通过对各种位置值的相对比较，例如借由可视化显示器指出到所述车辆的道路。因此，这个方法基于评估所述车钥匙和所述机动车辆这两者位置标记间的差异，所述车钥匙和所述机动车辆都具有全球定位***的接收机。通过由所述钥匙确定的位置和由所述车辆报告的位置之间的差异，可以确定所述车辆的距离和方向。因此，指示可以为，例如，“西北方向600米”。由所述钥匙的可视化显示器上的电子指南针所扩展，还可以直接地指示箭头，承载信息“箭头方向600米”。
根据可替代的实施例，还有可能的是，当锁定所述车辆时，所述车钥匙上全球定位***的接收机存储这个位置，并且随后当车辆驾驶员希望在他车钥匙的帮助下来定位所述车辆时使用该位置。在这样的情况下，为了计算所述车辆的位置，根据本发明，计算车钥匙坐标相对于所存储的车辆坐标的时间差异是足够的。在这个实例中，可以想像下列类型的指示：“西北方向600m”和“20米＝8层以上”。在最后提到的本发明的变型中，由于在这个实例中，提供了具有全球定位***接收机的定位设备的车钥匙并且安排定位设备用于根据所停泊车辆的位置来校准所述车钥匙的位置已经足够了，所述车钥匙没有强制必须具有双向通信。根据本发明，除了上述基于双向通信进行定位的选择之外，还可以使用这种变型，以增加***的精准度和可靠性。
根据优选的实施例，由于在这个实例中各种位置信息项可以彼此组合，因此提供的所述车钥匙具有用于建立无线电测向链路的定位设备和具有全球定位***的接收机的定位设备这两者。因此，有可能的是，例如，当定位功能被请求时，所述车钥匙向所述车辆发送无线电消息，并且请求车辆将其在所述全球定位***坐标中的位置发送回所述钥匙。这种传输过程可以同时被用作无线电测向链路，使得在所述钥匙中可用两个独立的评估方法来定位所述车辆并且可以特别可靠且精确地进行定位。
为了能够在定位完成后指示所述机动车辆相对于所述车钥匙的位置，根据本发明优选的实施例，所述车钥匙可以具有用于指示所述车辆与所述车钥匙的相对位置的可视化显示器。为了这个目的，所述显示器可以构建为用于表示可视化指南针的显示器的形式，该可视化指南针以简单箭头表示的形式指出所述机动车辆的方向。作为替代，还可以显示实际指南针，其在每种情况下指示北方方向，结合可以找到所述车辆的方向的信息(例如，东南方向(SE))。如果必要，还可以提供用于指示定位信息的文本显示器。
在替代的或补充的实施例中，所述车钥匙还可以具有用于指示所述车辆到所述车钥匙的相对位置的听觉显示器。在这个实例中，例如，可以通过对于所述机动车辆的方向和距离重复一定的嘟嘟音、音调和速率来指示所述方向，特别是，如果所述车钥匙相对于所述车辆的位置改变时。在这种情况下，寻找他的车辆的车辆驾驶员将因此激活他的钥匙的所述定位功能并且改变他的位置。在这个过程中改变的所述听觉显示器为他提供关于他的车辆的位置信息。
如果在所述钥匙中存在足够的用于存储导航***的存储容量，如果必要，甚至可以将路线搜寻仪集成到可视化显示器中。如果必要，那么这还可以用于搜寻与所述机动车辆定位相独立的某个目标。
由于所提出的定位方法的能量消耗相对较高，并且按这种方式将因为这个原因而必须频繁地更换车钥匙中装备的电池，根据优选的实施例，建议所述车钥匙将蓄电池作为电源供应。这可以按这种方式配置：当所述车辆移动时感应地进行充电。为了避免所述钥匙的锁定功能由于放电的蓄电池而不再可靠地运行，根据本发明还可以提供，蓄电池仅提供用于定位功能。按常规方式通过电池能够实施所述钥匙的锁定功能，通常，电池能够提供许多年的充足能量。
考虑到上面提到的功能，在任意实例中，根据本发明提出的所述无线电钥匙还可以作为软件解决方案被整合到另一个电子设备中，其具有充足的电源以及视觉和听觉显示装置。特别地，移动电话、PDA、智能手机或现今大部分情况下用户会连续携带的类似的电子设备，适合于这个目的。本发明的这种变型具有如下优点：无需必须在其中集成附加电子部件的另外附加的车钥匙。根据本发明，声称的无线电钥匙还可以理解为这样一种解决方案。
本发明还涉及一种通过使用上述车钥匙在近距离内定位机动车辆的方法。在这个背景下，所述车钥匙确定车辆的位置和所述车钥匙的位置或所述车钥匙和所述车辆之间的相对距离，并且指示车钥匙和车辆之间的相对方向。
根据本发明，通过车钥匙和车辆间的无线电测向可以确定车辆和车钥匙的位置，为此提出在所述车钥匙和所述车辆间建立双向无线电通信。
根据所述方法的优选实施例，由所接收的并且作为测向信号使用的无线电信号的场强来确定所述车辆和所述车钥匙间的距离。
根据所提出的方法的变型，例如，通过无线电信号，所述车钥匙可以向所述车辆发送位置查询。所述车辆因此发射短声音或超声波脉冲(超声波突发)，上述脉冲在所述车钥匙中接收并且被评估用于定位所述车辆。
为了这个目的，可以使得，所述车钥匙确定所述声音或超声波脉冲的传播时间。例如，由于作为双向通信的一部分而实施的所述位置请求的发射或由于无线电返回消息，所述车钥匙知道声音或超声波信号在它自己的时间***中的发射时间。当音频接收机(特别是麦克风)检测到所述信号时，所述钥匙可以通过简单的方式来确定接收时间。
为了向用户指示他是正在远离所述车辆还是走向所述车辆，根据本发明还可以提供：所述车钥匙以时间序列向所述车辆发射位置请求，并且在每种情况下分别地指示在所述车辆上所接收的所述声音脉冲或超声波脉冲的响度，或所接收的无线电(测向)信号所接收的场强。
作为替代或补充，通过在全球定位***(例如，GPS、Galileo或类似的)中的定位，所述车钥匙还可以确定它当前的位置，并且将它与所述车辆的位置进行比较。
在这个方法的优选实施例中，当所述车辆正被锁定时，所述车钥匙可以在本地存储器中存储所述车辆的位置。为了这个目的，所述车辆依据请求，在双向无线电通信上将所述车辆的位置传输到所述车钥匙。作为替代，还有可能的是，当所述车辆正被锁定时，装备了全球定位***接收机的车钥匙确定并且存储它自己的位置。在这种情况下，所述车钥匙不一定需要配备双向无线电通信。然而，在拥有不同车钥匙的多个用户共享一个车辆的情况下，双向无线电通信的选择是合适的。在已经被用户停放后，如果所述车辆已经被拥有另一钥匙的第二用户移动，必须依照所述车钥匙的请求通过双向通信真正地传输关于所述车辆当前位置的信息。
如果所述车钥匙的显示器具有电子指南针，可以与所述钥匙的对准独立地进行方向性指示，该方向性指示具有用于搜寻所述车辆相对于所述车钥匙的距离的说明。作为替代，例如通过钥匙金属锁定部分的所述钥匙的优选方向可以用于显示所述相对方向，相对于该方向指示出搜寻和定位的车辆的方向。
因此，车辆的驾驶员可以容易地发现他的车辆，甚至在他没有自己停泊车辆的情况下。这是汽车租赁公司在大量租赁位置(例如，在机场)或居住在城市的共享一辆车而没有固定停车空间的家庭的一个典型问题。
本发明另外的优点、特征和可能的应用还可以从随后的示例性实施例的说明和附图中获得。在这方面，所有由它们自己或按任意组合形象地代表和/或描述的特征形成了本发明的主题，还独立于它们在权利要求或他们的参考中的组合。
附图说明
单个的附图1图解地示出了装备了根据本发明的定位功能的与汽车相关的车钥匙。
具体实施方式
图1示出了具有收发机2作为定位设备的车辆1，定位设备装备了全球定位***的接收机3，特别是GPS或Galileo接收机。在损失空间分辨率的情况下，也可以想到GSM和UMTS移动无线电网络的蜂窝***中的方向搜寻。因此，全球定位***的接收机3被连接到收发机2用于无线电通信，使得可以将全球定位***确定的车辆1的位置转发到收发机2并且由后者发射出去。
车辆1停在与其它车辆4相邻的停车空间中，所述其它车辆4没有装备这个定位功能或所述其它车辆4中的定位功能没被所示出的车钥匙5寻址，例如，因为它们以另一频率或另一编码进行传输。
图解地示出的车钥匙5具有作为一个单元而示出的设备，用于无线电接收机6和无线电发射机7，这两者被安排用于与车辆1的收发机2建立双向无线电通信。
由于双向无线电通信，特别是在UHF或SHF频段，在车钥匙5和车辆1之间建立无线电电测向链路是可能的，其能够确定车钥匙和车辆之间的相对距离和方向。
为了这个目的，车辆1可以充当测向仪并且车钥匙5充当对象。这样的好处是：可以在车辆中安装足够大并且精确的测向天线。然后，通过双向无线电通信将所获得的相对位置信息项发射到车钥匙5并且在其显示器8上显示。
作为替代，车钥匙5还可以被构造为在大多数情况下，将金属锁定部分9作为测向仪的测向天线，并且将车辆1作为对象。如果必要，通过金属锁定部分与持有该车钥匙的驾驶员的连接来扩大或增强测向天线。此外，可以使用个别地集成到钥匙或电连接到后者的测向天线。例如，可将铁氧体棒形天线用做低频率范围内的测向天线。在高频率范围内，八木天线、抛物线天线、多贴片天线或类似的具有较高指向性的天线是可行的。
还有可能通过例如由无线电所触发的传播时间测量，经由听觉上传输的信号的传播时间，来确定距离。为了这个目的，车钥匙通过无线电向车辆发送位置请求并且车辆以按音速传播的超声波信号的发射来响应。位置请求从而触发超声波信号的发射。车钥匙因此知道在自己的时间基准中超声波信号的发射时间，由于较高的传播速度，其在测量精度范围内与超声波信号的发射重合，其中可以附加地考虑典型的信号传播和/或信号处理时间。
通过车钥匙中的麦克风，因此可以利用传播时间的测量来确定距离并且通过确定方向上的信号峰值还可以确定从车钥匙到车辆的方向。
这种类型的评估可以在最高到大约200米的较短距离上提供非常好的结果，如果回声导致的信号损坏(corruption)并不突出。因此，根据本发明，使用较短的信号脉冲。通过这种方式，通过音频方式还实现了车辆的极大地空间节省、成本效益和在近距离内安静地定位，其中因为有充足的可用能量，车辆可以持续地发射这些超声波信号。这样增加了可靠定位的可能性。
除了无线电电测向链路的建立之外，钥匙5还包括全球定位***的接收机10，其将钥匙定位在这个定位***的坐标中并且确定钥匙的位置。这个全球定位***的接收机10同时作为定位设备，其比较车辆1和车钥匙5彼此的位置，以表示车辆1相对于车钥匙5的方向。
为了这个目的，钥匙5的显示器8装备了电子指南针11，其例如通过相对于车钥匙5的金属锁定部分9的箭头，来指示到车辆1的方向。作为替代，电子指南针11还可以如通常一样指示北方方向，并且在显示器5上可以提供关于车辆1相对于车钥匙5的方向和距离的文本指示。
应请求，钥匙通过来自车辆1接收机3的无线电通信来获得全球定位***坐标中车辆1的位置。作为替代，还有可能的是，当车辆1被锁定时，车钥匙中全球定位***的接收机10确定车钥匙5的位置并且将其作为车辆1的位置进行存储，接着，其在稍后的定位过程中用于与钥匙的当前位置比较。
作为结果，有可能通过简单的技术手段来定位车辆1而无需提供附加的电子设备。
附图标记列表：
1  车辆
2  收发机
3  全球定位***的接收机
4  车辆
5  车钥匙
6  无线电接收机/音频接收机
7  无线电发射机
8  显示器
9  金属锁定部分
10 全球定位***的接收机
11 电子指南针

Claims (17)

1.一种与车辆(1)进行无线电通信的车钥匙，所述车钥匙(5)具有用于向所述车辆(1)传输无线电信号的无线电发射机(7)，其特征在于：
所述车钥匙(5)具有无线电接收机(6)和/或音频接收机(6)，通过所述无线电接收机(6)和/或所述音频接收机(6)和所述无线电发射机(5)与所述车辆(1)的收发机(2)建立双向通信。
2.根据权利要求1所述的车钥匙，其特征在于：
所述无线电发射机(7)和所述无线电接收机(6)被设置为在UHF频率或SHF频率上通信。
3.根据权利要求1或2所述的车钥匙，其特征在于：
所述车钥匙(5)具有定位设备，其被安排用于通过双向无线电通信确定所述车钥匙(5)和所述车辆(1)之间的相对方向和/或距离。
4.根据权利要求3所述的车钥匙，其特征在于：
所述定位设备(6，7，2)被安排用于在所述车辆(1)和所述车钥匙(5)之间建立无线电测向链路。
5.根据权利要求3或4所述的车钥匙，其特征在于：
所述定位设备具有全球定位***的接收机(10)，所述定位设备被安排用于通过所停泊的车辆(1)的位置来校准所述车钥匙(5)的位置。
6.根据前述权利要求中的一项所述的车钥匙，其特征在于：
所述车钥匙(5)具有用于指示所述车辆(1)与所述车钥匙(5)相对位置的可视化显示器(8)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的车钥匙，其特征在于：
所述车钥匙(5)具有用于指示所述车辆(1)与所述车钥匙(5)相对位置的听觉显示器。
8.根据前述权利要求中的一项所述的车钥匙，其特征在于：
所述车钥匙(5)具有作为电源的蓄电池和/或电池。
9.一种利用车钥匙(5)在近距离内定位机动车辆(1)的方法，所述车钥匙)5)特别地按照权利要求1至8中的一项被构造，其特征在于：
所述车钥匙(5)确定所述车辆(1)的位置和所述车钥匙(5)的位置或所述车钥匙(5)和所述车辆(1)之间的相对距离，并且指示车钥匙(5)和车辆(1)之间的相对方向。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
在车钥匙(5)和车辆(1)之间实现无线电测向。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：
通过所接收的无线电测向信号的场强来确定车辆(1)和车钥匙(5)之间的距离。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述车钥匙(5)向所述车辆(1)发送位置请求，并且所述车辆(1)发射短声音脉冲或超声波脉冲。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
所述车钥匙(5)确定所述声音或超声波脉冲的传播时间。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：
在所述传播时间的确定过程中，实现对多个声音或超声波脉冲的平均。
15.根据权利要求11至14中的一项所述的方法，其特征在于：
所述车钥匙(5)按时间序列向所述车辆(1)发射多个位置请求，并且在所述车钥匙(5)上指示所接收的无线电信号的场强或所接收的所述声音脉冲或超声波脉冲的响度。
16.根据权利要求9至15中的一项所述的方法，其特征在于：
所述车钥匙(5)通过在全球定位***中定位来确定它的当前位置并将其与所述车辆(1)的位置比较。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：
当所述车辆(1)正被锁定时，所述车钥匙(5)将所述车辆(1)的位置存储在本地存储器中。
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