用于对能相对于车辆运动的对象进行位置确定的装置和配备其的车辆的制作方法

本发明涉及一种用于对能相对于车辆运动的对象进行位置确定的装置，其中，在车辆上在外间隔开地布置的至少三个部位上布置通信单元，通信单元经由无线电波与至少一个对象侧通信单元通信，并且其中，车辆侧通信单元与一数据处理单元耦接，数据处理单元被构造为，从其通信信号中确定对象相对于与车辆固定的坐标系的位置。

背景技术：

已知很久的是，在车辆情况下进行可运动对象、例如“无钥匙进入”系统相对于与车辆固定的参考系的所在地确定，以便确认该对象(电子车钥匙)处在车辆内部还是外部。例如，由de10202330a1已知这种方法，其中，所在地确定借助于由对象发出的无线电信号的场强测量来进行。对象分析多个车辆侧通信单元的信号场强并从中获知对象处在车辆内部还是外部。

还可行的是，通信单元之间借助于测量到的场强所获知的间距借助于三边测量运算被用于所在地确定。

此外由wo2016/180952a1、de102015209755a1以及de10206217532a1已知的是，借助于飞行时间的时间测量来进行两个通信单元之间的距离确定。

技术实现要素：

本发明的任务是，除了对象相对于与车辆固定的参考系的较准确位置确定之外能够实现提供关于对象的广泛信息。

本发明从权利要求1和2的特征中获得。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。本发明的其他特征、应用可能性和优点由下面的说明和本发明的实施例阐释来获得，它们在附图中示出。

根据本发明，该任务通过如下方式来解决，通信单元被构造为间距测量通信单元，其通过获知飞行时间(tof)来确定其间的间距，并且数据处理单元被构造为，从借助于至少三个通信单元之间的通信所获知的至少两个间距值借助于三边测量来确定对象在坐标系中的位置。

对象被理解为设有至少一个通信单元的任意物件。可以涉及电子钥匙、可移动通信设备例如智能手机、路标、针对电动车辆的与地面固定的充电站或另外的不动或处在行驶中的车辆。

通信单元例如是在wo2016/180952a1中描述的具有检查装置的发送和接收单元。两个通信单元在一共同频率上，尤其是以超宽带uwb通信并在此根据本发明除了针对间距确定所需的信号之外交换其他元数据，分别进行接收的通信单元传输这些元数据到其控制单元上，使得从中可以由进行接收的通信单元获得关于对象的其他信息，例如对象是车辆、路标还是围栏。也可以传输位姿数据或唯一识别码，因此在多个平行的通信路径中总是能确定所述连接利用哪个通信单元进行。

该构造方案可以基于三边测量以大致20-70mm的精度实现间距确定并在使用多个车辆侧或者说对象侧通信单元的情况下也以较高的精度实现位置确定。因为与车辆侧通信单元连接的且控制其的数据处理单元包含传感器在与车辆固定的坐标系中的位置信息，所以每个与至少两个车辆侧通信单元通信的对象侧通信单元的位置计算是可行的。

根据本发明的一种构造方式，对象是另一车辆。由此可以尤其是在行驶运行中基于多个自己车辆侧的通信单元利用类似数量的外部车辆侧的通信单元相当准确地确认另一车辆在车辆自己的坐标系中的间距、位置和位姿。在此，作为另一车辆组成部件的对象侧通信单元被构造为，发送对车辆特定的元数据、尤其是加速度数据、速度数据或行驶轨迹数据。通过这种交换元数据，例如对于车辆机动的在自主运行车辆中以机器方式确定的意图(驶出、加速、制动、行驶道更换)可以在自主行驶运行中-尤其是在交通繁忙的情况下-提高安全性。

根据本发明的一替换构造方案，对象被构造为方位固定的通信路标，优选处在闸门、大门或围栏区域处。这种通信路标在通信时发出元数据，尤其是像地下车库那样的设施的2d或3d地形数据，这种通信路标能够对于车辆实现该设施内部的机动，例如驶近空停车位或出口。车辆可以以这种方式通过与多个路标的通信而确认，其在设施内部处于哪里。

尤其是当对象也包括至少两个通信单元时，除了位置之外也可以获知对象在车辆侧坐标系中的位姿或者说定向。为此，在这些通信单元之间通信时必须交换其他位姿信息。尤其是当对象例如具有两个通信单元时，至少对于通信单元之间间距的信息和识别码必须被连带传输。但是优选地传输其他元数据，从中可以获得关于对象的其他信息。

根据本发明的一有利构造方案设置至少两个、优选三个车辆侧通信单元。当两个车辆侧通信单元在没有与至少一个对象侧通信单元反射的情况下具有不受干扰的直接无线电接触时，利用两个车辆侧通信单元可以在该平面上执行位置确定。利用三个车辆侧通信单元，位置确定可以在三维空间中执行。但是优选地，在车辆周缘上布置多于三个、尤其是八个车辆侧通信单元，即两个前部、各两个左边和右边和两个后部。以这种方式可以在车辆的整个周缘上，即没有“死角”地实现关于两个通信单元的直接无线电连接，在很多情况下甚至利用三个通信单元，由此可以改善位置确定的精度。

优选地，车辆侧通信单元在侧向上被布置在前门的区域中、优选前门把手和/或前门槛中。布置在门槛中适用于检测低的对象，尤其是布置在地面上的对象，例如针对电动车辆的充电站。附加地，优选其他的车辆侧通信单元应当被设置在后门把手和/或门槛中。

优选地，在车辆后部区域中设置至少一个车辆侧通信单元。特别优选地，在后部牌照的两侧布置两个通信单元，以便可以利用处于车辆后面的对象进行位置确定。根据本发明的一有利改进方案，车辆被构造为具有电性驱动器的机动车，机动车在其下侧面上具有感应式的车辆侧能量传递装置，并且对象被构造为能与其感应式耦接的、与地面固定的能量传递单元(“地面垫模块”＝gpm)。借助于该改进方案，车辆的定位可以在这种与地面固定的能量传递装置之上造成。

gpm相对于车辆(更准确地说其对应件、在车辆底部上安置的“车辆垫模块”＝cpm)的位置确定以常见方式借助于识别gpm上的电磁场进行。为此，在gpm充电线圈边缘上安置多个线圈。穿过线圈的电流在周围环境中产生弱电磁场，这要求针对小场强的精细传感装置，但是同时必须在充电过程中经受高场强。本发明与之相对地可以实现从gpm到cpm上的功率传递的脱耦，其中，位置确定在充电过程期间也是可行的。

根据一有利的改进方案，与地面固定的能量传递装置(gpm)具有至少三个、优选四个间隔开地布置的对象侧、即gpm侧通信单元。针对gpm的位置确定，在使用多个gpm侧通信单元的情况下，优选是cpm部件的唯一车辆侧通信单元是足够的，因为经由通信通道可以连带传递gpm侧通信单元在gpm坐标系中的位置数据并且数据处理单元可以根据间距数据结合gpm坐标系中的所述位置数据来确定其位置和优选还有相对位姿(取向)。车辆侧通信单元与gpm侧通信单元能够通信越多，位置和位姿确定在此就越精确。

根据本发明的另一有利改进方案，对象侧通信单元被布置在用于运行车辆的遥控钥匙中。遥控钥匙因此是所述对象。由此可以提供对于通常的基于场强测量的无钥匙系统的替换方案。当相同的通信单元可以被用于gpm-cpm定位以及无钥匙功能性时，对于电性驱动车辆刚好获得协同作用如果。

根据本发明的一有利改进方案，通信单元借助于超宽带通信(uwb)彼此通信。该频带能够实现高的定位精度。

本发明最后涉及一种机动车，其包含所述装置的前述实施方式。

附图说明

其它的优点、特征和细节由以下的说明中得出，在其中-参考附图-详细地描述至少一个实施例。相同的、类似的和/或功能相同的部件设有相同的附图标记。

其中：

图1：电性运行机动车在gpm旁边的示意性俯视图；

图2：到两个彼此通信的机动车上的示意性俯视图；

图3：到电性运行机动车周围环境上的示意性俯视图。

具体实施方式

图1中示出了电性运行车辆10，其驱动器单元或者说电池单元没有被示出。车辆10在下侧面上具有cpm12，其与紧固在地面上的gpm14共同作用，以感应式传递电能。为此，gpm14经由未示出的线路与电流网耦接并包括至少一个未示出的线圈，该线圈与cpm12的要布置在其上的线圈共同作用，用以将电能以数千瓦功率进行感应式传递。但是为此目的，车辆10的cpm12必须尽可能直接处在gpm14上方。驾驶员或还有车辆10的自主控制装置因此应当能够使车辆10运动和停住为，使得cpm12静止在gpm14上。因此，对于定位而言重要的是，在车辆10运动的任何时刻能够了解gpm14相对于车辆10的位置和取向/位姿。

车辆10因此设有一定数量的车辆侧通信单元16，这些车辆侧通信单元与一共同的控制单元连接。在cpm12上也可以布置-未示出的-车辆侧通信单元16。

以相同方式，在gpm14上布置一定数量的对象侧或者说gpm侧通信单元18，这些通信单元同样与一共同的控制单元连接。

车辆侧通信单元16分别与对象侧通信单元18着手接触并经由飞行时间数据交换获知对应的、通过虚线简示的距离20。同时，在数据交换时也传递相对于对应的坐标系、即车辆侧或gpm侧坐标系的位姿信息，使得车辆10或还有gpm14可以从计算出的距离20以及所传递的位姿数据中确定分别另外的本体的位置和取向。因此，正如车辆10可以确定gpm14在车辆侧坐标系中的位置和取向那样，gpm可以优选相反地在自身坐标系中获知车辆10的位姿，例如以便在视觉或听觉上将此类信息告知驾驶员并使得定位变得容易。

图2中可以看到两个车辆10、22。在所示情况下涉及具有cpm12的两个行驶的电性运行车辆，但是这不是必须的。第一车辆10的车辆侧通信单元16与第二通信单元24通信，这些第二通信单元从第一车辆10来看涉及对象侧通信单元，从第二车辆22来看涉及车辆侧通信单元。通过多次距离测量20可以以高精度实现第二车辆22相对于第一车辆10，即在其坐标系中的位置和位姿的获知。在此优选地也连带传递车辆运行的元数据，使得除了纯几何信息之外也可以交换广泛的信息，这点尤其是有利的，如果车辆10、22中的一个或两个车辆10、22自主行驶的话。通过该系统可以确保：对于一车辆的轨迹或行动的数据也被传递到正确的车辆上。在其他情况下例如很快开始车道更换的信息可以在通信有效距离范围中被发送到任一车辆上。但是通过该系统已知的是，相对于自身涉及哪个车辆并且两个车辆可以在细节上商定车道更换。

图3中示出了车库设施26中的车辆10，该车库设施除了置放位置28之外包括围栏30。在置放位置28之一中将gpm14固定在地面上。此外，在置放位置28之间存在具有方位固定的通信单元34的两个路标32，以使得车辆10在车库设施26中的机动变得容易或者说能够实现。例如还可以在顶部上布置其他的第二方位固定的通信单元36。通过获知对应的距离20可以自主控制和监控车辆10在车库设施26中的运动，即是说由车辆10中的控制单元来评价从车辆10来看对象侧或方位固定的通信单元34、36的数据或车辆10的数据被传输到控制这些方位固定的通信单元34、36的控制单元上并由该控制单元接管车辆的控制。其他优选的应用是对于停车位置的支付系统和导引系统。为了具有同时通信的定位而要确保的是，在数据交换时也对正确的车辆或物件进行定址。如果仅经由无线通道进行围栏处的自动结算事务，那么不能安全地确认哪个车辆被定址。也可能涉及的是处于直接停在围栏处的车辆10后面的车辆。另一优选应用是入口相对周围区域的控制。

图3中还示出了具有对象侧通信单元18的个人通信设备38。对象38可以是电性钥匙或智能手机等。借助于该组件可以确定个人通信设备38相对车辆10的距离并因此也获知了通信设备38处在车辆10内部还是外部。因此可以借助于根据本发明的装置来提供替换的无钥匙系统。

虽然本发明在细节上通过优选的实施例被较详细地图解和阐释，但是本发明不被这些公开的示例所限制并且本领域技术人员可以从中推导出另外的变型方案，而不离开本发明的保护范围。因此清楚的是，存在多个变型方案可能性。同样清楚的是，示例性所提到的实施方式实际仅表示示例，这些示例不以任何方式被概括为例如保护范围、应用可能性或本发明配置的限制。确切的说，之前的说明和附图描述使本领域技术人员能够具体地转换示例性实施方式，其中，本领域技术人员在了解所公开的发明构思的情况下可以进行例如在示例性实施方式中提到的各个元件的功能或布置方面的各种改变，而不会脱离权利要求及其合法等同物、例如说明书中的广泛说明所限定的保护范围。

附图标记列表

10车辆

12cpm

14gpm

16车辆侧通信单元

18对象侧通信单元

20距离

22第二车辆

24第二通信单元

26车库设施

28置放位置

30围栏

32路标

34方位固定的通信单元

36第二方位固定的通信单元

38个人通信设备。