DE10322616A1

DE10322616A1 - Fahrzeugsicherungssystem

Info

Publication number: DE10322616A1
Application number: DE2003122616
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Hubrig; Jörn-Marten Dipl.-Ing. Ohle; Matthias Dipl.-Ing. Reinhardt
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-16
Also published as: WO2004104943A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugsicherungssystem, das ein oder mehrere nutzerseitig mitführbare Authentifikationselemente, ein fahrzeugseitiges Steuerteil und mindestens eine fahrzeugseitige Sende- und/oder Empfangseinheit zum Aufbau eines drahtlosen Kommunikationskanals zwischen dem Steuerteil und dem Authentifikationselement zur Aktivierung mindestens einer Fahrzeugsicherungsfunktion umfaßt. DOLLAR A Erfindungsgemäß bestimmt das fahrzeugseitige Steuerteil zur Aktivierung der mindestens einen Fahrzeugsicherungsfunktion eine punktgenaue Position des Authentifikationselements, wobei die Position durch jeweils eine Signallaufzeitmessung zwischen dem Authentifikationselement und mindestens drei räumlich im Fahrzeug unterschiedlich angeordneten Sende-/Empfangseinheiten durchgeführt wird und durch Auswertung der mindestens drei gemessenen Signallaufzeiten bestimmbar ist. DOLLAR A Verwendung für Fahrzeuge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsicherungssystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Systeme sind insbesondere zur Zugangssicherung und Wegfahrsperrsicherung gebräuchlich.
Die DE 19728761 C1 beschreibt ein schlüsselloses Fahrzeugsicherungssystem, bei dem für eine Reichweitenlokalisierung eines Authentikationselements die Reichweite eines induktiven Feldes eingesetzt wird. Eine Zugangskontrollfunktion und optional zusätzlich eine Wegfahrsperrfunktion werden abhängig davon aktiviert, ob sich ein Authentikationselement innerhalb der Reichweite des Feldes einer fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinheit befindet.
Die DE 44 09 167 C1 beschreibt ein Fahrzeugsicherungssystem, bei dem durch eine Laufzeitmessung z.B. durch Ultraschall- oder UHF-Signale ein Abstand eines Authentikationselements vom Fahrzeug bzw. von einer einzelnen Sende-/Empfangseinheit im Fahrzeug bestimmt wird.
Die DE 198 39 355 C1 beschreibt ein gattungsgemäßes Fahrzeugsicherungssystem, das ein oder mehrere nutzerseitig mitführbare Authentikationselemente, ein fahrzeugseitiges Steuerteil und einen drahtlosen Kommunikationskanal zur Erzeugung eines Steuersignals für min destens eine Fahrzeugsicherungsfunktion aufweist, wie Ver- oder Entriegeln wenigstens eines Schließelements oder Aktivieren oder Deaktivieren einer elektronischen Wegfahrsperre. Der Kommunikationskanal wird für eine Identifikationsprüfung verwendet und das Steuerteil führt nur dann eine erfolgreiche Identifikationsprüfung durch, wenn sich das jeweilige Authentikationselement in einem vorgebbaren Wirkbereich eines diesem Wirkbereich zugeordneten Kommunikationskanals befindet.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Systemen wird folglich nur detektiert, ob das Authentikationselement sich in einer bestimmten Zone, beispielsweise innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeuginnenraums oder innerhalb eines reichweitendefinierten Fahrzeugaußenbereichs befindet, um abhängig davon die Fahrzeugsicherung zu steuern.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeugsicherungssystem mit gegenüber den herkömmlichen Systemen verbesserter bzw. erweiterter Sicherungsfunktionalität anzugeben.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Fahrzeugsicherungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, dass zur Aktivierung mindestens einer Fahrzeugsicherungsfunktion eine punktgenaue Position eines Authentikationselements bestimmt wird, um abhängig davon eine Fahrzeugsiche rungsfunktion zu aktivieren. Die punktgenaue Position des Authentikationselements im Raum wird dabei von einem fahrzeugseitigen Steuerteil bestimmt, das jeweils eine Signallaufzeitmessung aktiviert, die zwischen dem Authentikationselement und mindestens drei im Fahrzeug an räumlich unterschiedlichen Einbauorten angeordneten Sende- und/oder Empfangseinheiten durchgeführt wird, wozu diese Komponenten z.B. mit geeigneten Sende-/Empfangsantennen ausgerüstet sein können. Die Position wird dann durch eine Auswertung der mindestens drei gemessenen Signallaufzeiten bestimmt. Bei der Auswertung berechnen entweder der fahrzeugseitige Steuerteil oder die mindestens drei Sende- und/oder Empfangseinheiten aus den gemessenen Signallaufzeiten jeweils den Abstand des Authentikationselements zu den mindestens drei Sende- und/oder Empfangseinheiten, und das fahrzeugseitige Steuerteil bestimmt dann aus den wenigstens drei berechneten Abständen in eindeutiger Weise die Position des Authentikationselements im Raum, d.h. die entsprechenden Raumkoordinaten. Das fahrzeugseitige Steuerteil kann insbesondere in einer der Sende- und/oder Empfangseinheiten oder in einer zentralen Steuereinheit angeordnet sein.
Nach der Bestimmung der genauen räumlichen Position des Authentikationselements vergleicht das Steuerteil in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die berechneten Raumkoordinaten mit vorgegebenen Raumkoordinaten und aktiviert abhängig von diesem Vergleich mindestens eine Fahrzeugsicherungsfunktion. Die Positionsbestimmung sowie die Aktivierung einer der Fahrzeugsicherungsfunktionen sind bevorzugt, wie üblich, zusätzlich von einer erfolgreichen Identifikationsprüfung abhängig. Durch die Identifikationsprüfung wird festge stellt, ob das betreffende Authentikationselement zum Fahrzeug gehört oder nicht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Messung der Laufzeit über eine Messung der Phasenverschiebung zwischen gesendeten und empfangenen Signalen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Signallaufzeit von Nutzdaten für den Authentikationsvorgang gemessen. Es ist aber auch möglich, spezielle Signale für die Messung der Laufzeit zu verwenden, die vor oder während dem Aussenden der Nutzdaten gemessen werden kann.
Durch die punktgenaue Bestimmung der Position des Authentikationselements ergibt sich eine erhöhte Sicherheit für das Fahrzeugsicherungssystem, so dass Fahrzeugsicherungsfunktionen wie selektives Entriegeln beim Annähern an eine Schließstelle oder eine Keyless-Go-Funktionalität oder eine Anzeige über ein im Fahrzeuginnenraum zurückgelassenes Authentikationselement einfacher umgesetzt werden können. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird sicher erkannt, dass sich das Authentikationselement in einem für eine Fahrzeugsicherungsfunktion erforderlichen Wirkbereich befindet.
Zudem können die Komponenten bei einer Änderung der Umgebungsdaten, beispielsweise in Fahrzeugen mit unterschiedlicher Bauform, unterschiedlichen Antennenpositionen, unterschiedlicher Ausstattung oder unterschiedlicher Innenraumgröße eingesetzt werden, ohne eine Anpassung der Komponenten bzw. Abstimmung der Antennen durchführen zu müssen. Die geänderten Umgebungsvariablen können beispielsweise über eine Diagnoseschnitt stelle oder durch eine andere Codierung im Steuergerät eingestellt werden.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Fahrzeugsicherungssystems,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Fahrzeugsicherungssystems,
3a eine Aufsicht auf ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugsicherungssystem und
3b eine Heckansicht des Fahrzeugs nach Art der 1 und 2.
Ein in 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines Sicherungssystem in einem Fahrzeug 1 umfaßt mehrere Authentikationselemente, von denen ein Authentikationselement 2 dargestellt ist, drei fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 und ein fahrzeugseitiges Steuerteil A1, das in eine erste Sende-/Empfangseinheit SE1 integriert ist. Die Realisierung dieser Komponenten und die weiteren Elemente des Fahrzeugsicherungssystems und ein notwendiger Datenaustausch zwischen dem Authentikationselement 2 und den fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2, SE3 zur Auslösung von Fahrzeugsicherungsfunktionen sind weitgehend herkömmlicher Art, beispielsweise wie aus der oben genannten DE 198 39 355 C1 bekannt, so dass diese insoweit keiner detaillierten Beschreibung bedür fen und nachfolgend nur auf die speziellen Eigenheiten des erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherungssystems eingegangen wird.
Zur punktgenauen Positionsbestimmung des Authentikationselements 2 werden Messungen einer ersten Signallaufzeit T1 zwischen dem Authentikationselement 2 und der ersten Sende-/Empfangseinheit SE1, einer zweiten Signallaufzeit T2 zwischen dem Authentikationselement 2 und einer zweiten Sende-/Empfangseinheit SE2 und einer dritten Signallaufzeit zwischen dem Authentikationselement 2 und einer dritten Sende-/Empfangseinheit SE3 durchgeführt. Anschließend werden die Meßergebnisse zur Berechnung des Abstandes des Authentikationselements 2 zu den einzelnen Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 von dem Steuerteil A1 ausgewertet.
Die Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 umfassen in diesem Beispiel jeweils eine Senderbaugruppe, eine Empfängerbaugruppe und eine zugehörige Antennenanordnung. Das Authentikationselement 2 umfaßt ebenfalls eine Senderbaugruppe und eine Empfängerbaugruppe und ist beispielsweise als sogenannte Keyless-Go-Karte oder als Fernbedienung ausgeführt.
Zwischen dem Authentikationselement 2 und den fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 werden zur Auslösung von Fahrzeugsicherungsfunktionen entsprechende Kommunikationskanäle für einen Datenaustausch, insbesondere für eine Identifikationsprüfung, aufgebaut.
Ein in 2 dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel da durch, dass der fahrzeugseitige Steuerteil A1 in einer zentralen Steuereinheit 4 angeordnet ist. Die einzelnen Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 und das Authentikationselement 2 entsprechen im übrigen dem in 1 beschriebenen Aufbau. Als Alternative können die einzelnen Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 auch nur als Antennenanordnung realisiert sein, die von der zentralen Steuereinheit 4 und/oder dem Steuerteil A1 entsprechend angesteuert werden. Bei einer solchen Ausführung verfügt nur die zentrale Steuereinheit 4 bzw. das Steuerteil A1 über entsprechende Mittel zum Aufbau eines entsprechenden Kommunikationskanals mit dem Authentikationselement 2. Zusätzlich ist in 2 noch schematisch ein Fangbereich 3 eingezeichnet, der den Bereich angibt, innerhalb dessen eine Kommunikation zwischen dem Authentikationselement 2 und den Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 möglich ist.
Die punktgenaue Positionsbestimmung des Authentikationselements 2 erfolgt durch die Messung der Signallaufzeiten T1, T2, T3 zu den einzelnen, räumlich getrennten Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 und deren Auswertung, auf die nachfolgend anhand der 3a und 3b näher eingegangen wird.
Als Grundlage für ein nachfolgendes Berechnungsbeispiel der Raumkoordinaten für die punktgenaue Positionsbestimmung des Authentikationselements 2 zeigen die 3a und 3b beispielhaft eine mögliche Anordnung der Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2 und SE3 im Fahrzeug 1. Die erste Sende-/Empfangseinheit SE1 und die zweite Sende-/Empfangseinheit SE2 sind im Fahrzeug auf einer wie dargestellt festgelegten y-Achse symmetrisch mit einem Abstand Y₀ zu einer wie dargestellt festgelegten x-Achse in einer gemeinsamen xy-Ebene bezüglich einer wie dargestellt festgelegten z-Achse angeordnet, wobei die z-Achse in Fahrzeughöhenrichtung, die x-Achse in Fahrzeuglängsrichtung und die y-Achse in Fahrzeugquerrichtung verläuft. Die dritte Sende-/Empfangseinheit SE3 ist im Fahrzeug mit dem gleichen Abstand Y₀ zur x-Achse wie die erste Sende-/Empfangseinheit SE1 und mit einem Abstand Z₀ zur gemeinsamen xy-Ebene der ersten Sende-/Empfangseinheit SE1 und zweiten Sende-/Empfangseinheit SE2 angeordnet.
Die Raumkoordinaten X, Y, Z des Authentikationselements 2 bestimmen sich für die dargestellte Anordnung aus den folgenden Beziehungen, wobei a der Abstand des Authentikationselements 2 zur ersten Sende-/Empfangseinheit SE1, b der Abstand des Authentikationselements 2 zur zweiten Sende-/Empfangseinheit SE2 und c der Abstand des Authentikationselements 2 zur dritten Sende-/Empfangseinheit SE1 ist. X2 + (Y – Y0)2 + Z2 = b2 (1) X2 + (Y + Y0)2 + Z2 = a2 (2) (X – X0)2 + (Y + Y0)2 + (Z + Z0)2 = c2 (3)
Durch Subtraktion der Gleichung (1) von Gleichung (2) folgt (Y – Y0)2 – (Y + Y0)2 = b2 – a2 und damit 4YY0 = b2 – a2, so dass
resultiert.
Durch Subtraktion der Gleichung (2) von Gleichung (3) folgt: (X – X0)2 – X2 + (Z + Z0)2 – Z2 = c2 – a2 und damit durch Umformen:
Einsetzung der Gleichung (5) in Gleichung (1) und Umformen führt zu
Einsetzen von Gleichung (4) ergibt dann:
Damit resultiert für die gesuchten Raumkoordinaten des Authentikationselements 2:
Diese Beziehungen gelten zwar direkt nur für die in den 3a und 3b dargestellte Anordnung der Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2, SE3 und die gezeigte Wahl der Koordinatenachsen, analoge Beziehungen lassen sich jedoch, wie für den Fachmann ersichtlich, für beliebige andere Dreiecksanordnungen der Sende-/Empfangseinheiten SE1, SE2, SE3 ableiten. In jedem Fall kann durch solche Anordnungen von drei oder mehr Sende-/Empfangseinheiten die räumliche Position des Authentikationselementes 2 punktgenau bestimmt werden.
Abhängig von der so ermittelten Punktposition des Authentikationselementes 2 können dann eine oder mehrere Fahrzeugsicherungsfunktionen, wie bezüglich Zugangsberechtigung oder Startfreigabe, aktiviert werden, wenn zusätzlich eine herkömmliche Identifikationsprüfung er gibt, dass das Authentikationselement zum betreffenden Fahrzeug gehört.

Claims

Fahrzeugsicherungssystem, das ein oder mehrere nutzerseitig mitführbare Authentikationselemente (2), ein fahrzeugseitiges Steuerteil (A1) und mindestens eine fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinheit (SE1, SE2, SE3) zum Aufbau eines drahtlosen Kommunikationskanals zwischen dem Steuerteil (A1) und dem Authentikationselement (2) zur Aktivierung mindestens einer Fahrzeugsicherungsfunktion umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige Steuerteil (A1) zur Aktivierung der mindestens einen Fahrzeugsicherungsfunktion eine punktgenaue Position des Authentikationselements (2) bestimmt, wobei die Punktposition durch jeweils eine Signallaufzeitmessung (T1, T2, T3), die zwischen dem Authentikationselement (2) und mindestens drei räumlich unterschiedlich angeordneten Sende- und/oder Empfangseinheiten (SE1, SE2, SE3) durchgeführt wird, und durch Auswertung der mindestens drei gemessenen Signallaufzeiten (T1, T2, T3) bestimmbar ist.
Fahrzeugsicherungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige Steuerteil (A1) oder die mindestens drei Sende- und/oder Empfangseinheiten (SE1, SE2, SE3) bei der Auswertung der Signallaufzeiten (T1, T2, T3) jeweils einen Abstand (a, b, c) des Authentikationselements (2) zu den mindestens drei Sende- und/oder Empfangseinhei ten (SE1, SE2, SE3) berechnen, wobei das fahrzeugseitige Steuerteil (A1) aus den berechneten Abständen (a, b, c) die Position des Authentikationselements (2) im Raum durch Berechnung von Raumkoordinaten (X, Y, Z) bestimmt.
Fahrzeugsicherungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerteil (A1) die berechneten Raumkoordinaten (X, Y, Z) mit vorgegebenen Raumkoordinaten vergleicht und abhängig von diesem Vergleich die mindestens eine Fahrzeugsicherungsfunktion aktiviert.
Fahrzeugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige Steuerteil (A1) in einer der Sende- und/oder Empfangseinheiten (SE1, SE2, SE3) oder in einer zentralen Steuereinheit (4) angeordnet ist.
Fahrzeugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugseitige Steuerteil (A1) oder die jeweilige Sende- und/oder Empfangseinheit (SE1, SE2, SE3) die Signallaufzeit über eine Messung der Phasenverschiebung zwischen gesendeten und empfangenen Signalen ermittelt.
Fahrzeugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Signallaufzeit Nutzdaten verwendet werden, die für Identifikationsprüfungsvorgänge zwischen dem Steuerteil (A1) und dem Authentikationselement (2) ausgetauscht werden.
Fahrzeugsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Signallaufzeitmessung vom Steuerteil (A1) und/oder vom Authentikationselement (2) spezielle Signale erzeugbar sind.