KR102651606B1 - Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템 - Google Patents

Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102651606B1
KR102651606B1 KR1020230023380A KR20230023380A KR102651606B1 KR 102651606 B1 KR102651606 B1 KR 102651606B1 KR 1020230023380 A KR1020230023380 A KR 1020230023380A KR 20230023380 A KR20230023380 A KR 20230023380A KR 102651606 B1 KR102651606 B1 KR 102651606B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
uwb
vehicle
module
communication
digital key
Prior art date
Application number
KR1020230023380A
Other languages
English (en)
Inventor
김지성
Original Assignee
주식회사 지오플랜
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 지오플랜 filed Critical 주식회사 지오플랜
Priority to KR1020230023380A priority Critical patent/KR102651606B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102651606B1 publication Critical patent/KR102651606B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
    • B60R25/245—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user where the antenna reception area plays a role
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/46—Interconnection of networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)

Abstract

UWB 어레이 안테나를 이용한 차량용 UWB 시스템을 개시한다.
본 실시예는 차량 외부에 설치되는 UWB 모듈에서 위치 측위 수행 시에 어레이 안테나를 이용하여 UWB 신호의 도달 각도를 산출하여, 차량과 스마트 키, 차량과 디지털 키 사이의 UWB 통신 기능이 동시에 활성화되더라도 통신에 오류가 발생하는 것을 방지하고 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있도록 하는 UWB 어레이 안테나를 이용한 차량용 UWB 시스템을 제공한다.

Description

UWB 어레이 안테나를 이용한 차량용 UWB 시스템{System for Providing Vehicle UWB by using UWB Array Antenna}
본 발명의 일 실시예는 UWB 어레이 안테나를 이용한 차량용 UWB 시스템에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
최근 UWB 통신 기술을 이용하여 차량 도어의 잠금을 해제하고 시동을 걸 수 있도록 디지털 키(또는 스마트 폰)의 위치 측위에 대한 관심이 높아지고 있다. UWB 통신 기술은 Ultra-Wide Band(6~8GHz, 500MHz 이상의 대역폭)을 갖는 신호의 ToF(Time of Flight) 기술을 활용하여 통신 주체 사이의 신호 도달 시간에 빛의 속도를 곱하여 통신 주체간 거리를 산출하는 기술이다.
UWB 통신 기술은 차량 탑승 기능(PKE, Passive Keyless Entry)에 적용되어, 차량과 스마트 키(포브(Fob) 사이의 실제 거리를 산출하여 릴레이 공격(Relay Station Attack, RSA)에 의한 해킹 여부를 판단할 수 있다.
디지털 키(또는 스마트 폰)의 위치 측위 및 스마트 키의 RSA 방어를 위한 위치 측위를 위해, 차량에는 7~8의 UWB 모듈들이 장착된다. 차량에 장착된 UWB 모듈 각각은 디지털 키(또는 스마트 폰)와 UWB 통신을 수행하여 위치 측위를 수행한다. 차량에 장착된 UWB 모듈 각각은 스마트 키)와의 UWB 통신을 수행하여 RSA 방어를 위한 위치 측위를 수행한다.
차량에 장착된 UWB 모듈 각각은 상위 제어기(IBU 또는 IAU)에 의해 차량 도어(트렁크 도어를 포함)의 잠금 해제 기능 또는 시동 기능을 위한 위치 측위와 RSA 방어를 위한 위치 측위를 모두 수행한다.
만약, 차량 제어에 대해 정당한 권한을 가진 스마트키(포브)와 디지털 키(스마트폰)가 차량에 동시에 접근하거나 디지털 키와 차량 간에 UWB 통신 수행 중에 스마트키(포브)가 차량에 접근하는 경우, 차량과 스마트키(포브)사이의 UWB 통신과 차량과 디지털 키(스마트폰) 사이의 UWB 통신이 동시에 발생한다.
차량과 스마트키(포브)사이의 UWB 통신 기능(RSA 방어를 위한 위치 측위 기능)과 차량과 디지털 키(스마트폰) 사이의 UWB 통신 기능(차량 도어의 잠금 해제 기능 또는 시동 기능과 관련된 위치 측위 기능)이 동시에 활성화되어, 각 UWB 모듈에 정해진 통신 순서에 오류가 발생하고, 불필요한 전력 소모가 발생하는 문제가 있다.
종래의 차량에 장착된 UWB 모듈은 스마트 키와의 거리만을 이용하여 스마트 키의 위치를 측위하므로, 많은 수의 UWB 모듈을 필요로 하며, 위치 측위의 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
본 실시예는 차량 외부에 설치되는 UWB 모듈에서 위치 측위 수행 시에 어레이 안테나를 이용하여 UWB 신호의 도달 각도를 산출하여, 차량과 스마트 키, 차량과 디지털 키 사이의 UWB 통신 기능이 동시에 활성화되더라도 통신에 오류가 발생하는 것을 방지하고 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있도록 하는 UWB 어레이 안테나를 이용한 차량용 UWB 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 차량의 외부에 배치되어, 상기 차량의 외부에 위치한 디지털 키와 기 설정된 커버리지 내에서 제1 UWB 신호로 제1 UWB 통신을 수행하는 차량 외부형 UWB 모듈; 상기 차량의 내부에 배치되어, 상기 차량의 내부에 위치한 상기 디지털 키와 기 설정된 커버리지 내에서 제2 UWB 신호로 제2 UWB 통신을 수행하는 차량 내부형 UWB 모듈; 상기 차량 외부형 UWB 모듈과 상기 차량 내부형 UWB 모듈 각각으로부터 상기 디지털 키와의 UWB 통신으로 계산한 거리 정보, 기 설정된 커버리지 내에서 상기 제1 UWB 신호와 상기 제2 UWB 신호가 도달하는 각도 정보를 기반으로 상기 디지털 키의 위치를 측위하는 통합 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 UWB 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 차량 외부에 설치되는 UWB 모듈에서 위치 측위 수행 시에 어레이 안테나를 이용하여 도달 각도를 계산하여, 차량과 스마트 키, 차량과 디지털 키 사이의 UWB 통신 기능이 동시에 활성화되더라도 통신에 오류가 발생하는 것을 방지하고 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 차량용 UWB 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 차량 외부형 UWB 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 차량 내부형 UWB 모듈을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 2개의 UWB 신호를 이용한 측위 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 차량 내부형 UWB 모듈을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 차량용 UWB 시스템의 통신 인터페이스를 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 차량용 UWB 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
일반적인 차량용 UWB 시스템은 차량의 외곽에 4개의 UWB 모듈, 내부에 3개의 모듈을 이용하여 UWB를 지원하는 모바일 또는 키와의 거리정보를 산출한다. 일반적인 차량용 UWB 시스템은 거리 정보를 기반으로 삼각측위를 수행하여 위치 정보를 산출한다. 따라서, 일반적인 차량용 UWB 시스템은 삼각측위를 위해 반드시 3개 이상의 거리 정보를 필요로 한다.
본 실시예에 따른 차량용 UWB 시스템(100)은 삼각측위를 이용하는 기술보다 적은 수량의 UWB 모듈을 필요로 하며, UWB 모듈의 통신하는 UWB 신호가 도달하는 각도 정보를 추가로 이용하여 삼각측위를 이용하는 기술보다 정밀한 측위 결과를 제공한다. 차량용 UWB 시스템(100)은 UWB 어레이 안테나를 이용하여 UWB 신호가 도달하는 시간차를 계산한다.
차량용 UWB 시스템(100)은 차량에 UWB 기반으로 디지털 키 솔루션을 구현하는데 필요로 하는 UWB 모듈의 개수를 최적화(예컨대, 5개)한다. 차량용 UWB 시스템(100)은 UWB 통신을 필요한 개수를 줄여서 불필요한 전력 소모를 최소화할 수 있다. 차량용 UWB 시스템(100)은 5개의 UWB 모듈 중 3개 이상의 UWB 모듈과의 통신이 실패하더라도 UWB 모듈의 각도 정보를 이용하여 위치 측위가 가능하다. 차량용 UWB 시스템(100)은 차량에 탑승한 사용자의 디지털 키(모바일)가 백포켓 또는 가방 속에 존재하여 UWB 신호가 약해지더라도, UWB 모듈의 거리 정보와 함께 각도 정보를 이용하여 보다 안정적으로 디지털 키의 위치를 측위할 수 있다. 차량용 UWB 시스템(100)은 외부에서 UWB 키(모바일)를 위치 측위할 때, 두 개의 UWB 모듈만 통신이 되더라도 UWB 모듈의 각도 정보를 이용하여 위치를 측위할 수 있다.
차량용 UWB 시스템(100)은 차량 외부형 UWB 모듈(110)과 차량 내부형 UWB 모듈(120)이 디지털 키와 UWB 통신시 거리계산(UWB Ranging)으로 산출한 거리 정보와 UWB 신호가 도달하는 각도 정보를 혼합하여 디지털 키의 최적의 위치를 측위한다.
본 실시예에 따른 차량용 UWB 시스템(100)은 차량 외부형 UWB 모듈(110), 차량 내부형 UWB 모듈(120)을 포함한다. 차량용 UWB 시스템(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 차량 외부형 UWB 모듈(110)과 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 UWB 신호가 도달하는 각도를 산출하기 위한 안테나 구조를 갖는다.
차량의 모서리마다 설치되는 차량 외부형 UWB 모듈(110) 각각은 바깥쪽 방향으로 수평축으로 배치된 3개의 제1 UWB 어레이 안테나(250)를 이용하여 240˚ 커버리지(112)로 제1 UWB 통신을 수행한다.
차량의 내부에 설치되는 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 차량 내부만을 커버되도록 수직축 및 수평축으로 배치된 5개의 제2 UWB 어레이 안테나(350)를 이용하여 내부 전체 커버리지로 하는 제2 UWB 통신을 수행한다.
차량의 모서리마다 설치되는 4개의 차량 외부형 UWB 모듈(110) 중 2개 또는 1개로만 UWB 통신이 가능한 상황에서 차량의 도어가 자동으로 개방되어 차량 외부에 위치하던 디지털 키가 차량 내부에 위치하게 되는 경우, 4개의 차량 외부형 UWB 모듈(110)은 더 이상 제1 UWB 통신을 수행하지 않는다. 이후 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 차량 내부에 디지털 키와 제2 UWB 통신을 수행한다.
도 2는 본 실시예에 따른 차량 외부형 UWB 모듈을 나타낸 도면이다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)은 AoA(Angle of Arrival) 계산이 가능한 안테나 디자인을 갖는다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)에 탑재되는 제1 안테나 모듈(240)은 AoA 계산이 가능한 3개의 UWB 어레이 안테나를 포함한다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)은 차량의 앞쪽 범퍼와 뒤쪽 범퍼에 내장되는 형태로 탑재되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)에 탑재되는 제1 안테나 모듈(240)은 수평(Horizontal)한 축으로 기 설정된 개수(예컨대 3개)의 어레이 안테나를 배치하여 차량 외부에서 UWB 전자열쇠(Keyfob)/모바일(Mobile)의 위치를 측위할 수 있도록 하는 하드웨어 디자인을 갖는다.
차량 외부형 UWB 모듈(110) 각각은 제1 안테나 모듈(240)을 탑재한다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)에 탑재되는 제1 안테나 모듈(240)은 차량 외부 위치의 추가적인 각도 계산을 위해서 3개의 제1 UWB 어레이 안테나(250)를 이용해서 커버리지를 240˚까지 넓히는 디자인 구조를 갖는다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)에 탑재되는 제1 안테나 모듈(240)은 3개의 제1 UWB 어레이 안테나(250)를 수평축으로 배치하여 240˚ 커버리지를 갖는다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)은 차량의 모서리마다 탑재되어 모두 240˚ 커버리지로 차량 내외부에 존재하는 디지털 키와 제1 UWB 신호를 송수신한다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)은 차량의 모서리마다 탑재되어 차량 내외부에 존재하는 디지털 키와 제1 UWB 통신을 수행할 때, 240˚ 커버리지로 디지털 키와 제1 UWB 신호를 송수신한다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)은 디지털 키와 제1 UWB 신호를 송수신할 때, 240˚ 범위 내에서 제1 UWB 신호가 도달하는 제1 각도 정보를 산출한다.
본 실시예에 따른 차량 외부형 UWB 모듈(110)은 제1 UWB 통신모듈(210), 제1 CAN 통신모듈(220), 제1 MCU(230), 제1 안테나 모듈(240)을 포함한다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 UWB 통신모듈(210)은 디지털 키와 제1 UWB 신호로 제1 UWB 통신을 수행한다. 제1 CAN 통신모듈(220)은 제1 UWB 통신모듈(210), 차량 내부형 UWB 모듈(120), 통합 제어기(610)와 제1 CAN 신호로 제1 CAN 통신을 수행한다. 제1 MCU(230)는 제1 UWB 신호와 제1 CAN 신호를 제어한다.
제1 안테나 모듈(240)은 제1 UWB 신호를 송수신한다. 제1 안테나 모듈(240)은 복수의 제1 UWB 어레이 안테나(250)가 수평(Horizontal) 축으로만 배치되는 구조를 갖는다. 제1 UWB 어레이 안테나(250)는 제1 안테나 모듈(240) 내부에 수평축으로만 세 개가 배치되어 기 설정된 각도(예컨대, 240˚)의 커버리지를 갖도록 한다.
도 3은 본 실시예에 따른 차량 내부형 UWB 모듈을 나타낸 도면이다.
차량 내부형 UWB 모듈(120)은 AoA(Angle of Arrival) 계산이 가능한 안테나 디자인을 갖는다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 탑재되는 제2 안테나 모듈(340)은 AoA 계산이 가능한 5개의 UWB 어레이 안테나를 포함한다.
차량 내부형 UWB 모듈(120)은 제2 안테나 모듈(340)을 탑재한다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 탑재되는 제2 안테나 모듈(340)은 2개 축의 기 설정된 개수(예컨대, 5개)의 어레이 안테나를 배치하여 보다 넓은 각도를 기반으로 앞좌석과 뒷좌석을 안정적으로 측위할 수 있도록 하는 하드웨어 디자인을 갖는다.
차량 내부형 UWB 모듈(120)에 탑재되는 제2 안테나 모듈(340)은 차량 내부 위치의 각도 계산을 위해서 5개의 제2 UWB 어레이 안테나(350)를 이용해서 내부 전체를 커버하는 디자인 구조를 갖는다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 탑재되는 제2 안테나 모듈(340)은 안정적으로 차량 내부의 앞좌석과 뒷좌석에 존재하는 디지털 키의 위치를 측위하기 위해 5개의 제2 UWB 어레이 안테나(350)를 포함한다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 탑재되는 제2 안테나 모듈(340)은 차량 내부 전체를 커버하기 위해 5개의 제2 안테나 모듈(340)을 수평 및 수직으로 배치한다.
본 실시예에 따른 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 제2 UWB 통신모듈(310), 제2 CAN 통신모듈(320), 제2 MCU(330), 제2 안테나 모듈(340)을 포함한다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 UWB 통신모듈(310)은 디지털 키와 제2 UWB 신호로 제2 UWB 통신을 수행한다. 제2 CAN 통신모듈(320)은 제2 UWB 통신모듈(310), 통합 제어기(610)와 제2 CAN 신호로 제2 CAN 통신을 수행한다. 제2 MCU(330)는 제2 UWB 신호와 제2 CAN 신호를 제어한다. 제2 안테나 모듈(340)은 제2 UWB 신호를 송수신한다.
제2 안테나 모듈(340)은 디지털 키에 대한 3차원 각도를 계산하기 위한 제2 UWB 어레이 안테나가 수직(Vertical) 축과 수평(Horizontal) 축으로 배치되는 구조를 갖는다. 제2 UWB 어레이 안테나(350)는 제2 안테나 모듈(340) 내부 중앙에 하나의 UWB 어레이 안테나를 기준으로 십자 형태로 네 개의 UWB 어레이 안테나가 배치되어 차량 내부 전체를 커버하도록 한다.
도 4는 본 실시예에 따른 2개의 UWB 신호를 이용한 측위 방법을 나타낸 도면이다.
차량용 UWB 시스템(100)은 5개의 UWB 모듈 중 3개의 UWB 모듈과 통신하지 못하더라도, 통신 가능한 2개 또는 1개의 UWB 모듈의 거리 정보, 각도 정보를 이용하여 디지털 키의 위치를 측위한다. 차량용 UWB 시스템(100)은 통신 가능한 2개의 UWB 모듈 각각에 대한 추정점과 각도 정보를 기반으로 하나의 추정점을 디지털 키의 위치로 특정한다.
차량용 UWB 시스템(100)은 4개의 UWB 모듈과 통신하지 못하는 경우, 통신 가능한 1개의 UWB 모듈에 대한 각도 정보, 거리 정보를 기준으로 추정 위치를 특정한다.
통합 제어기(610)는 차량 외부형 UWB 모듈(110)중 UWB 통신이 가능한 두 개의 UWB 모듈인 제1 통신가능 UWB 모듈(410), 제2 통신가능 UWB 모듈(420)만 존재하는 경우, 제1 통신가능 UWB 모듈(410)에 대한 거리 계산(UWB Ranging)으로 산출된 제1 거리 정보 및 제2 통신가능 UWB 모듈(420)에 대한 거리 계산으로 산출된 제2 거리 정보에 따라 제1 추정점(412) 및 제2 추정점(422)을 산출한다.
통합 제어기(610)는 제1 통신가능 UWB 모듈(410)에 대한 각도 정보와 제2 통신가능 UWB 모듈(420)에 대한 각도 정보를 기반으로 제1 추정점과 제2 추정점 중 어느 하나를 디지털 키에 대한 최종 추정 위치로 결정한다.
통합 제어기(610)는 차량 외부형 UWB 모듈(110) 중 UWB 통신이 가능한 한 개의 UWB 모듈인 단일 통신가능 UWB 통신만 존재하는 경우, 단일 통신가능 UWB 모듈에 대한 단일 추정점을 산출한다. 통합 제어기(610)는 단일 추정점을 디지털 키에 대한 최종 추정 위치로 결정한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 차량 내부형 UWB 모듈을 나타낸 도면이다.
다른 실시예에 따른 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 통합 제어기(510), CAN 통신모듈(520), BLE 모듈(530)을 포함한다. 다른 실시예에 따른 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
차량 내부형 UWB 모듈(120)에 포함된 통합 제어기(610)는 BLE 모듈(530)을 이용하여 차량 내부형 UWB 모듈(120)을 활성화(Activation) 시킨다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 포함된 BLE 모듈(530)은 통합 제어기(610)의 명령에 따라 차량 내부형 UWB 모듈(120)을 활성화 시킨다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)에 포함된 위치 측위 엔진(540)은 차량 내부형 UWB 모듈(120)이 활성화되면 동작을 수행한다.
도 6은 본 실시예에 따른 차량용 UWB 시스템의 통신 인터페이스를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 차량용 UWB 시스템(100)은 차량 외부형 UWB 모듈(110), 차량 내부형 UWB 모듈(120), 통합 제어기(610)를 포함한다. 차량용 UWB 시스템(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 차량 외부형 UWB 모듈(110), 차량 내부형 UWB 모듈(120), 통합 제어기(610) 간에 CAN 통신 인터페이스로 서로 연결된다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)은 차량의 앞쪽 범퍼와 뒤쪽 범퍼에 내장되는 형태로 탑재되며, CAN 통신을 위한 통신선을 이용하여 통합 제어기(610)와 연결된다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 차량의 내부에 탑재되며, CAN 통신을 위한 통신선을 이용하여 통합 제어기(610)와 연결된다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)은 차량의 외부에 배치된다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)은 차량의 외부에 위치한 디지털 키와 기 설정된 커버리지 내에서 제1 UWB 신호로 제1 UWB 통신을 수행한다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)은 차량의 외부 각 모서리마다 각각 한 개씩 총 네 개가 배치된다.
차량 외부형 UWB 모듈(110)은 디지털 키와 제1 UWB 통신을 수행할 때, 제1 UWB 신호에 대한 거리 계산(UWB Ranging)으로 제1 거리 정보를 산출한다. 차량 외부형 UWB 모듈(110)은 제1 UWB 신호가 도달하는 제1 각도 정보를 산출한다.
차량 내부형 UWB 모듈(120)은 차량의 내부에 배치된다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 차량의 내부에 위치한 디지털 키와 기 설정된 커버리지 내에서 제2 UWB 신호로 제2 UWB 통신을 수행한다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 차량의 내부 중앙에 한 개가 배치된다.
차량 내부형 UWB 모듈(120)은 디지털 키와 제2 UWB 통신을 수행할 때, 제2 UWB 신호에 대한 거리 계산으로 제2 거리 정보를 산출한다. 차량 내부형 UWB 모듈(120)은 제2 UWB 신호가 도달하는 제2 각도 정보를 산출한다.
본 실시예에 따른 통합 제어기(610)는 차량 외부형 UWB 모듈(110)과 차량 내부형 UWB 모듈(120) 각각으로부터 디지털 키와의 UWB 통신으로 계산한 거리 정보, 기 설정된 커버리지 내에서 제1 UWB 신호와 제2 UWB 신호가 도달하는 각도 정보를 기반으로 디지털 키의 위치를 측위한다.
통합 제어기(610)는 차량 외부형 UWB 모듈(110)중 두 개의 UWB 모듈만 UWB 통신이 가능한 경우에도 통신가능한 두 개의 UWB 모듈의 추정점과 각도 정보를 이용한 하이브리드(Hybrid) 측위 방식으로 보다 높은 정확도를 갖는 UWB 기반 측위를 수행한다.
통합 제어기(610)는 거리 정보 및 각도 정보를 기반으로 디지털 키의 위치를 측위한 후 디지털 키를 소지한 사용자가 차량의 다가온다고 판단하는 경우, 차량의 도어를 개방시킨다. 통합 제어기(610)는 거리 정보 및 각도 정보를 기반으로 디지털 키의 위치를 측위한 후 디지털 키를 소지한 사용자가 차량에 탑승한 것으로 판단하는 경우, 차량의 시동이 켜지도록 제어한다.
통합 제어기(610)는 차량 외부형 UWB 모듈(110)과 차량 내부형 UWB 모듈(120) 각각으로부터 기 설정된 커버리지 내에서 제1 UWB 신호와 제2 UWB 신호가 도달하는 각도 정보를 이용하는 로컬리제이션(Localization) 알고리즘을 포함한다.
통합 제어기(610)는 차량 외부형 UWB 모듈(110)과 차량 내부형 UWB 모듈(120) 각각으로부터 디지털 키와의 UWB 통신으로 계산한 거리 정보, 기 설정된 커버리지 내에서 제1 UWB 신호와 제2 UWB 신호가 도달하는 각도 정보를 기반으로 디지털 키의 위치를 측위한다.
통합 제어기(610)는 AoA(Angle of Arrival)를 기반으로 제1 각도 정보와 제2 각도 정보의 차이값을 산출한다. 통합 제어기(610)는 제1 거리 정보, 제2 거리 정보, 차이값을 기반으로 디지털 키의 위치를 측위한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 차량 외부형 UWB 모듈
120: 차량 내부형 UWB 모듈
610: 통합 제어기

Claims (12)

  1. 차량의 외부에 배치되어, 상기 차량의 외부에 위치한 디지털 키와 기 설정된 커버리지 내에서 제1 UWB 신호로 제1 UWB 통신을 수행하는 차량 외부형 UWB 모듈;
    상기 차량의 내부에 배치되어, 상기 차량의 내부에 위치한 상기 디지털 키와 기 설정된 커버리지 내에서 제2 UWB 신호로 제2 UWB 통신을 수행하는 차량 내부형 UWB 모듈; 및
    상기 차량 외부형 UWB 모듈과 상기 차량 내부형 UWB 모듈의 각각으로부터 상기 디지털 키와의 UWB 통신으로 계산한 거리 정보, 기 설정된 커버리지 내에서 상기 제1 UWB 신호와 상기 제2 UWB 신호가 도달하는 각도 정보를 기반으로 상기 디지털 키의 위치를 측위하는 통합 제어기를 포함하고,
    상기 차량 외부형 UWB 모듈은 상기 디지털 키와 상기 제1 UWB 통신을 수행할 때, 상기 제1 UWB 신호에 대한 거리 계산(UWB Ranging)으로 제1 거리 정보를 산출하고, 상기 제1 UWB 신호가 도달하는 제1 각도 정보를 산출하고,
    상기 차량 내부형 UWB 모듈은 상기 디지털 키와 상기 제2 UWB 통신을 수행할 때, 상기 제2 UWB 신호에 대한 거리 계산으로 제2 거리 정보를 산출하고, 상기 제2 UWB 신호가 도달하는 제2 각도 정보를 산출하고,
    상기 차량 외부형 UWB 모듈에 탑재되는 제1 안테나 모듈은 3개의 제1 UWB 어레이 안테나가 수평축으로 배치되고, 상기 차량 내부형 UWB 모듈에 탑재되는 제2 안테나 모듈은 상기 차량 내부의 앞좌석과 뒷좌석에 존재하는 디지털 키의 위치를 측위하기 위해 5개의 UWB 어레이 안테나가 수평 및 수직 축으로 배치되고,
    상기 통합 제어기는,
    AoA(Angle of Arrival)를 기반으로 상기 제1 각도 정보와 상기 제2 각도 정보의 차이값을 산출하고, 상기 제1 거리 정보, 상기 제2 거리 정보, 상기 차이값을 기반으로 상기 디지털 키의 위치를 측위하고,
    상기 제1 UWB 통신 및 상기 제2 UWB 통신을 통해 상기 제1 거리 정보, 상기 제2 거리 정보, 상기 차이값을 기반으로 측위된 상기 디지털 키의 위치에 따라 상기 디지털 키를 소지한 사용자가 상기 차량에 다가온다고 판단하는 경우, 상기 차량의 도어를 개방시키고,
    상기 사용자가 상기 차량에 탑승한 것으로 판단하는 경우, 상기 차량 내부의 상기 디지털 키와 상기 제2 UWB 통신을 통해 상기 차량의 시동이 켜지도록 제어하고,
    상기 차량의 도어가 자동으로 개방되어 상기 차량 외부에 위치하던 상기 디지털 키가 상기 차량 내부에 위치하게 되는 경우, 상기 차량 외부형 UWB 모듈은 더 이상 상기 제1 UWB 통신을 수행하지 않고, 상기 차량 내부형 UWB 모듈은 상기 차량 내부에 상기 디지털 키와 상기 제2 UWB 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 UWB 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량 외부형 UWB 모듈은
    상기 디지털 키와 상기 제1 UWB 신호로 상기 제1 UWB 통신을 수행하는 제1 UWB 통신모듈;
    상기 제1 UWB 통신모듈, 상기 차량 내부형 UWB 모듈, 상기 통합 제어기와 제1 CAN 신호로 제1 CAN 통신을 수행하는 제1 CAN 통신모듈;
    상기 제1 UWB 신호와 상기 제1 CAN 신호를 제어하는 제1 MCU;
    상기 제1 UWB 신호를 송수신하는 상기 제1 안테나 모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 UWB 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량 내부형 UWB 모듈은
    상기 디지털 키와 상기 제2 UWB 신호로 상기 제2 UWB 통신을 수행하는 제2 UWB 통신모듈;
    상기 제2 UWB 통신모듈, 상기 통합 제어기와 제2 CAN 신호로 제2 CAN 통신을 수행하는 제2 CAN 통신모듈;
    상기 제2 UWB 신호와 상기 제2 CAN 신호를 제어하는 제2 MCU;
    상기 제2 UWB 신호를 송수신하는 상기 제2 안테나 모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 UWB 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 통합 제어기는
    상기 차량 외부형 UWB 모듈 중 UWB 통신이 가능한 두 개의 UWB 모듈인 제1 통신가능 UWB 모듈, 제2 통신가능 UWB 모듈만 존재하는 경우, 상기 제1 통신가능 UWB 모듈에 대한 거리 계산으로 산출된 제1 거리 정보 및 상기 제2 통신가능 UWB 모듈에 대한 거리 계산으로 산출된 제2 거리 정보에 따라 제1 추정점 및 제2 추정점을 산출하고, 상기 제1 통신가능 UWB 모듈에 대한 각도 정보와 상기 제2 통신가능 UWB 모듈에 대한 각도 정보를 기반으로 상기 제1 추정점과 상기 제2 추정점 중 어느 하나를 상기 디지털 키에 대한 최종 추정 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 UWB 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통합 제어기는
    상기 차량 외부형 UWB 모듈 중 UWB 통신이 가능한 한 개의 UWB 모듈인 단일 통신가능 UWB 통신만 존재하는 경우, 상기 단일 통신가능 UWB 모듈에 대한 단일 추정점을 산출하고, 상기 단일 추정점을 상기 디지털 키에 대한 최종 추정 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 UWB 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 차량 외부형 UWB 모듈, 상기 차량 내부형 UWB 모듈, 상기 통합 제어기 간에 CAN 통신 인터페이스로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 UWB 시스템.
KR1020230023380A 2023-02-22 2023-02-22 Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템 KR102651606B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230023380A KR102651606B1 (ko) 2023-02-22 2023-02-22 Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230023380A KR102651606B1 (ko) 2023-02-22 2023-02-22 Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102651606B1 true KR102651606B1 (ko) 2024-04-01

Family

ID=90666913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230023380A KR102651606B1 (ko) 2023-02-22 2023-02-22 Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102651606B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127369A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Tokai Rika Co Ltd 電子キーシステムのキー位置判定装置
KR20190086352A (ko) * 2018-01-12 2019-07-22 현대자동차주식회사 스마트키 프리 차량 제어 시스템 및 그 방법
KR20210044965A (ko) * 2019-10-15 2021-04-26 현대모비스 주식회사 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법
KR20210154894A (ko) * 2018-10-30 2021-12-21 엘지전자 주식회사 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량
JP2022023635A (ja) * 2020-07-27 2022-02-08 本田技研工業株式会社 車両制御システム、及び車両制御方法
JP2022046837A (ja) * 2019-02-05 2022-03-24 アルプスアルパイン株式会社 遠隔通信システム
KR20220068511A (ko) * 2020-11-19 2022-05-26 삼성전기주식회사 안테나 장치
KR20220122413A (ko) * 2021-02-26 2022-09-02 현대모비스 주식회사 차량에서 uwb 통신 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127369A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Tokai Rika Co Ltd 電子キーシステムのキー位置判定装置
KR20190086352A (ko) * 2018-01-12 2019-07-22 현대자동차주식회사 스마트키 프리 차량 제어 시스템 및 그 방법
KR20210154894A (ko) * 2018-10-30 2021-12-21 엘지전자 주식회사 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량
JP2022046837A (ja) * 2019-02-05 2022-03-24 アルプスアルパイン株式会社 遠隔通信システム
KR20210044965A (ko) * 2019-10-15 2021-04-26 현대모비스 주식회사 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법
JP2022023635A (ja) * 2020-07-27 2022-02-08 本田技研工業株式会社 車両制御システム、及び車両制御方法
KR20220068511A (ko) * 2020-11-19 2022-05-26 삼성전기주식회사 안테나 장치
KR20220122413A (ko) * 2021-02-26 2022-09-02 현대모비스 주식회사 차량에서 uwb 통신 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11889380B2 (en) Method and system for establishing microlocation zones
US10793109B2 (en) Methods and systems for providing bluetooth-based passive entry and passive start (PEPS) for a vehicle
KR101947909B1 (ko) 이동 통신 장치의 권한을 검사하는 방법, 컴퓨터 프로그램 및 장치
US10212557B2 (en) Position-based limited-response mode operation in a vehicle communication system
US10311661B2 (en) Device for controlling locking/unlocking and/or starting of a vehicle
US9969356B2 (en) Movement pattern detection in a vehicle communication system
JP4944469B2 (ja) 自動車の始動及び乗車の認証を行う方法
WO2019077819A1 (ja) 車両用位置判定システム
GB2513206A (en) Vehicle system for detecting a three-dimensional location of a wireless device
JP2016529145A (ja) 車両通信システム
US10479321B2 (en) Method for operating a radio-based monitoring system of a transportation vehicle and monitoring system and transmitting and receiving unit for the monitoring system
CN109155087B (zh) 运载工具防盗***
JP7097941B2 (ja) 車両用携帯端末位置推定システム
KR102651606B1 (ko) Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템
JP2022083288A (ja) 携帯端末位置推定方法、携帯端末位置推定装置及び携帯端末位置推定システム
GB2522554A (en) Wireless device localization
US20240059249A1 (en) Method for authenticating a user, a system and a transportation vehicle
KR20190029917A (ko) 안테나 및 안테나를 구비한 자동차, 자동차의 제어 방법
CN118068260A (zh) 车辆解锁、锁定***及方法