用于机动车辆的角传感器的制作方法

本发明涉及定位机动车辆周围的认证装置的领域，并且更具体地涉及用于确定认证装置的位置以便确定装置是否被定位在机动车辆周围的预定安全区域中以便启用所述车辆的功能的方法和角传感器（cornersensor）。

背景技术：

目前，已知要使用认证装置以允许远程启用机动车辆的某些功能。这种装置能够例如是由车辆的用户携带的徽章（badge）或智能手机的形式。

因此，当用户接近车辆并进入所述车辆周围的一个被称为“安全区域”的预定区域时，装置和车辆交换信号，使得车辆认证装置并授权其远程启用某些功能。这些功能能够例如是解锁车辆的开口（门、行李箱等等）或者启用欢迎功能（环境照明、座椅调整等等）。

为了与装置交换信号，车辆包括多个通信模块和连接到所述模块的中央电子控制单元（或者ecu）。

在已知解决方案中，车辆包括被置于车辆的四个角隅处的角传感器。每个传感器的目的是确定由装置发送到所述传感器的信号的入射角，即到达方向，并将该信息传输到中央电子控制单元。因此，中央电子控制单元基于由所有传感器传输的信息来确定装置是否被定位在安全区域中。

在已知方式中，传感器包括定向天线阵列和电子控制单元。天线均被定向在预定方向上。因此，阵列的每个天线具有其特定的辐射方向，并且被配置为接收由装置传输的射频（rf）信号。

因此，角传感器经由天线阵列接收rf信号，并且电子控制单元测量在由角传感器接收的信号之间的相移以便确定由装置传输的信号的入射角。为此，电子控制单元具体地被配置成实现本领域技术人员已知的music（“multiplesignalclassification（多信号分类）”）方法。

具体地，在反射由装置传输的rf信号的情况下，由电子控制单元实现的music方法提出了每个入射角值的概率。因此，多个入射角值是可能的，并且通过选择具有最大概率的入射角值来选择入射角值。

然而，选定的入射角值可能是不正确的并且可能不对应于由装置传输的rf信号的实际入射角。如果选定的入射角值是不正确的，则与这个入射角相关联的装置的位置也将是不正确的。

例如，参考图1，示出装置1，其已经将第一信号s1和第二信号s2传输给角传感器100。第一信号s1在笔直方向上从装置1被传输给角传感器100并且在被角传感器100接收之前由于障碍o1而衰减。第二信号s2在被角传感器100接收之前被反射到壁p1上。因此，music方法确定对应于第一信号s1的处于0°的第一入射角，和对应于第二信号s2的处于45°的第二入射角，并且选择处于45°的入射角，因为正是这个角度对应于被最少地衰减的被接收信号。然而，选定的入射角不代表装置的位置的实际方向，在这种情况下该实际方向对应于处于0°的入射角。

因此，因为装置将被认为被放置在与其实际位置不同的位置处，所以能够不当地启用车辆的某些功能。

因此，存在对于至少部分解决这些缺点的解决方案的需要。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于机动车辆的角传感器，所述角传感器能够在无线通信链路上与由所述车辆的用户携带的认证装置通信，所述角传感器包括：

a.天线阵列，其中的每个天线被配置成在被称为“接收”时间范围的预定时间范围期间被启用以用于接收，该“接收”时间范围不同于天线阵列中的其它天线的接收时间范围，以便经由所述无线通信链路接收由装置发送的同一信号的被称为“段”的不同部分；

b.电子控制单元，其被配置成：

i.确定在由天线阵列中的天线接收的段之间的相位差；

ii.基于确定的相位差和预定义的表来确定在预定角度范围上的每个入射角的概率，以便确定在预定角度范围上的概率分布；

iii.测量由天线阵列中的天线接收的段的功率，以便确定在预定角度范围上的功率分布；

iv.通过使得概率分布与所述功率分布相乘来确定信号的实际入射角；

v.将确定的实际入射角的值发送至车辆的中央电子控制单元。

因此，角传感器允许通过使用被接收信号的功率分布来可靠地确定所述信号的实际入射角。

优选地，电子控制单元被配置成通过选择对应于相乘的结果的最大值的入射角的值来确定实际入射角。

更优选地，天线阵列包括多个定向天线。

有利地，角传感器能够在射频通信链路上与装置通信。

本发明也涉及一种车辆，特别是机动车辆，其包括用于定位由所述车辆的用户携带的认证装置的系统，所述系统包括如前所述的至少两个角传感器以及中央电子控制单元。

因此，被安装在车辆中的所述至少一个传感器允许通过使用被接收信号的功率分布来可靠地确定所述信号的实际入射角。

优选地，中央电子控制单元被配置成：

a.接收多个实际入射角值，每个值由单独的角传感器确定和发送；

b.基于多个被接收入射角值来确定认证装置的位置。

因此，中央电子控制单元允许基于多个确定的实际入射角值来可靠地确定认证装置的位置。此外，取决于装置和车辆的一个或更多个安全区域的位置，中央电子控制单元适当地启用车辆的功能中的一个或更多个。

本发明也涉及一种用于定位车辆，特别是机动车辆的认证装置的方法，作为之前所描述的车辆的所述车辆包括定位系统，所述方法的特征在于其包括下列步骤：

a.通过至少两个角传感器接收由认证装置发送的至少一个信号；

b.对于已经接收至少一个信号的每个角传感器：

i.确定在由天线阵列中的天线接收的段之间的相位差；

ii.基于确定的相位差和预定义的表来确定在预定角度范围内的每个入射角的概率，以便确定在预定角度范围上的概率分布；

iii.测量由天线阵列中的天线接收的段的功率，以便确定在预定角度范围上的功率分布；

iv.通过使得概率分布与所述功率分布相乘来确定信号的实际入射角；

v.将确定的实际入射角的值发送至车辆的中央电子控制单元。

有利地，通过选择对应于相乘的结果的最大值的入射角的值来确定实际入射角。

优选地，方法在发送实际入射角的值的步骤之后包括下列步骤：

a.接收多个实际入射角值，每个值由单独的角传感器确定和发送；

b.基于多个被接收入射角值来确定认证装置的位置。

更优选地，如之前所描述地，在确定由天线接收的段之间的相位差的步骤之前，方法包括确定每个被接收信号段的相位的步骤。

附图说明

通过阅读以下描述，本发明的进一步特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹是说明性的，并且应当参考附图来阅读，附图中：

图1示意性图示了根据现有技术的角传感器的实施例；

图2示意性图示了根据本发明的车辆的实施例；

图3示意性图示了根据本发明的角传感器的实施例；

图4图示了根据本发明的方法的实施例；

图5图示了根据本发明的在预定角度范围上的概率分布图；

图6图示了根据本发明的在预定角度范围上的功率分布图；

图7图示了根据本发明的图4的概率分布与图5的功率分布的相乘的结果。

具体实施方式

车辆

将参考图2描述根据本发明的车辆。

车辆v包括用于远程地定位由所述车辆v的用户携带的认证装置1的系统。

认证装置

这样的认证装置1能够例如是徽章、电子接触钥匙或者智能手机的形式，以便允许用户通过车辆v进行认证以便实现某些功能。

装置被配置成向车辆v发送多个信号，具体地是射频信号。

定位系统

定位系统能够具体地被使用以便实现车辆的功能，例如车辆v的照明功能或者甚至用于解锁车辆v的开口（门或者行李箱）的功能。

由于安全的原因，已知定位系统被配置成仅当用户且因此由用户携带的装置被定位在车辆v周围的区域（所谓“安全区域”）中时启用所述功能。例如，安全区域被定义为距车辆v少于两米的距离。至车辆v的距离具体取决于要被启用的功能。

定位系统包括多个角传感器10和一个中央电子控制单元20。

例如，仍然参考图2，定位系统包括四个相同的角传感器，其中每个角传感器10被安装在车辆v的角隅处（车辆的右前角隅、左前角隅、右后角隅、左后角隅）以便优化位于车辆v周围的装置的位置。

根据另一实施例，两个附加角传感器10被安装在车辆v中，其中每个附加角传感器10被安装在车辆v的侧面上，例如，安装在车辆v的右后门和左后门上。

中央电子控制单元20被连接到多个角传感器10中的每个角传感器10。

角传感器10（图3）

为了简化描述，因为多个角传感器10中的角传感器10彼此相同，所以将参考图3示出单个角传感器10。

角传感器10能够在无线通信链路上、具体地在射频通信链路上与认证装置通信。

角传感器10包括天线11阵列和电子控制单元12。

天线11阵列

天线11阵列包括至少两个天线11。

天线11阵列中的天线11是定向的。因此，每个天线11主要在一个特定方向上辐射。

天线11被布置成使得每个天线11的辐射方向被限定在车辆v的纵向平面内，朝向车辆v的外部。

优选地，每个天线11具有在预定角度范围上选择的辐射方向，该预定角度范围例如被限定在-100和100度之间。此外，从车辆v的上方或者侧向平面中观察，角度范围的平分线能够位于车辆v的对角线上。

具体地，天线11被安装在角传感器10中，以致天线11的辐射方向在预定角度范围上基本以规则间隔分布。

例如，仍然参考图3，天线11阵列包括五个定向天线11。第一天线11在预定角度范围上以-90°辐射，第二天线11以-45°辐射，第三天线11以0°辐射，第四天线11以45°辐射，并且第五天线11以+90°辐射。

每个天线11阵列被配置成经由所述无线通信链路接收由认证装置发送的多个rf信号中的至少一个信号。具体地，天线11阵列中的每个天线11配置成在被称为“接收时间范围”的预定时间范围期间是启用的以用于接收，该预定时间范围不同于天线11阵列中的其它天线的接收时间范围，以便接收同一信号的不同部分（所谓的“段”）。因此，由天线11接收的每个信号段能够与所述天线11相关联。

电子控制单元12

电子控制单元12具体地包括用于选择天线的模块。

仍然参考图3，用于选择天线的模块经由通信链路被连接到天线11阵列中的每个天线11，例如经由can（“控制器局域网”）通信总线、lin（“本地互连网”）通信总线或者以太网电缆。

换言之，电子控制单元12经由用于选择天线的模块被连接到天线11阵列中的每个天线11。

因此，用于选择天线的模块被配置成在预定接收时间范围期间启用天线11阵列中的每个天线11以用于接收，以致每个天线11能够接收一个信号段。

换言之，用于选择天线的模块被配置成一个接一个地启用天线11阵列中的天线11，同时保持其它天线11被停用。

当天线11被启用时，其因此能够接收由认证装置发送的rf信号段。也可能的是，天线11阵列中的一个或更多个天线11不接收由认证装置1发送的信号的一个段。

电子控制单元12因此被配置成经由天线11阵列接收信号，具体地rf信号的至少两个段。每个信号段与天线11阵列中的接收所述信号段的天线11相关联。

对于被天线11阵列中的至少两个单独的天线11接收的由认证装置1传输的信号的至少两个段，电子控制单元12被配置成确定每个被接收信号段的相位。

相位具体地基于每个被接收段的虚部被确定。

电子控制单元12也被配置成基于确定的相位来确定天线11阵列中的天线11接收的信号的段之间的相位差。因此，电子控制单元12获得相位差的组合。

随后，电子控制单元12被配置成基于确定的相位差和预定义的表来确定在预定角度范围上定义的每个入射角的概率。换言之，电子控制单元12被配置成确定预定角度范围上的概率分布。

预定义的表包括在预定角度范围中的每个角度和所述角度的概率（作为相位差的组合的函数）之间的匹配。换言之，预定角度范围中的每个角度值与所述角度值的一组概率值相关联。所述概率值中的每一个对应于相位差的组合；因此，相位差的组合与预定义的表中的每个概率值相关联。

为此，电子控制单元12例如被配置成实现本领域技术人员已知的music（“多信号分类”）方法。

此外，电子控制单元12被配置成测量由天线11阵列中的天线11接收的每个信号段的功率，以便确定预定角度范围上的功率分布；换言之，因为每个被接收信号段与一个天线11（其与辐射方向和入射角相关联）相关联，所以每个被接收信号段的测量功率也与所述入射角相关联。因此，在每个功率测量值与入射角相关联的情况下，电子控制单元12能够容易地确定作为所述信号的入射角（其具有在角度范围内的值）的函数的功率分布（换言之，被接收信号段的功率变化）。

实践中，为了测量rf信号段的功率，电子控制单元12测量rf信号段的实部。

电子控制单元12也被配置成确定对应于装置1所处的实际方向信号的实际入射角。

为此，电子控制单元12被配置成通过使得所述概率分布与所述确定的功率分布相乘来校正概率分布。实际入射角对应于与校正的概率分布的最大值相对应的入射角的值。

电子控制单元12随后被配置成向车辆v的中央电子控制单元20发送确定的实际入射角的值。

中央电子控制单元20

中央电子控制单元20被安装在车辆v中，并且被连接到多个角传感器10，具体地经由通信链路，例如有线链路连接。

例如，中央电子控制单元20经由本领域技术人员已知的can（“控制器局域网”）通信总线、lin（“本地互联网”）通信总线或者以太网电缆被连接到上述多个角传感器10。

中央电子控制单元20被配置成接收至少两个实际入射角值，每个实际入射角值由单独的角传感器10确定和发送。

中央电子控制单元20被配置成基于多个被接收的入射角值来确定装置1的位置。

具体地，电子控制单元20被配置成通过使用三角测量方法来确定认证装置1的位置，因为每个被接收的实际入射角允许相对于向中央电子控制单元20发送入射角值的角传感器10给出装置1的实际方向。

最后，基于确定的位置，中央电子控制单元20被配置成确定装置1是否位于车辆v的一个或更多个功能的安全区域中。

因此，中央电子控制单元20被配置成确定是否需要启用车辆v的与装置1所处的所述一个或更多个区域相关联的所述一个或更多个功能。

方法

参考图4，现在将描述方法的实施例，其通过之前描述的定位系统来实现，该定位系统具体地包括四个角传感器10，每个角传感器包括五个天线11。

发送步骤e0

方法首先包括步骤e0，凭此认证装置1向车辆v发送多个rf信号。

接收步骤e1

方法随后包括通过至少两个角传感器10接收经由天线11阵列的被发送rf信号的步骤e1。因为角传感器10是相同的并且以相同的方式操作，所以在本文中将仅描述通过角传感器10中的一个来接收rf信号。

因此，针对接收rf信号的每个角传感器10，重复方法的下列步骤。

更具体地，当角传感器10的天线11阵列接收rf信号，这意味着天线11阵列中的至少两个天线11接收被发送rf信号的一个段。每个天线11在通过天线选择模块被启用时能够在对其特定的预定接收时间范围上接收一个信号段。

根据在本文中提供的示例，对于由认证装置1发送的信号，第一天线11和第五天线11接收由装置1发送的rf信号的一个段。

确定相位的步骤e2

方法随后包括电子控制单元12确定由天线11阵列中的天线11接收的每个信号段的相位的步骤e2。

能够在段被天线11接收之后直接确定段的相位或者一旦所有段已经被天线11阵列接收则确定段的相位。

确定相位差的步骤e3

方法随后包括确定在由天线11阵列中的天线11接收的段之间的相位差的步骤e3。通过接收到信号的段的角传感器10的电子控制单元12基于每个被接收rf信号段的虚部来确定相位差。因此，在确定步骤e3结束时，电子控制单元12确定相位差的组合。

根据在本文中提供的示例，确定在由第一天线11接收的段的相位和由第五天线11接收的段的相位之间的单个相位差。因此相位差的组合包括一个相位差。

确定每个入射角的概率的步骤e4

方法随后包括基于确定的相位差的组合和预定义的表来确定在预定角度范围上的每个入射角的概率的步骤e4。换言之，电子控制单元12从预定义的表且针对预定角度范围中的每个角度选择对应于确定的相位差的组合的所述角度的概率。之后确定角度范围上的概率分布pb。

此外，通过电子控制单元12，具体地通过实施music方法，来确定每个入射角的概率。

根据在本文中提供的示例，图5示出了概率分布pb，其对应于基于由第一天线11和第五天线11接收的段在之前确定的相位差的组合。根据这种示例，-90和+90度的两个入射角具有最大概率。

测量步骤e5

在概率分布pb针对至少两个入射角包括大概率的情况下，方法包括测量步骤e5。在测量步骤e5期间，电子控制单元12测量被接收段的功率以便确定在预定角度范围上的功率分布。基于段的实部来确定段的功率。

例如，图6示出了在预定角度范围上测量的功率分布pu。分布表明测量的功率在90°的入射角附近最大。

测量步骤e5明显能够在接收步骤e1和确定步骤e4之间的任意时刻被执行。

确定实际入射角的步骤e6

随后，在已经确定预定角度范围上的功率分布pu和概率分布pb之后，方法包括确定实际入射角的步骤e6。

为此，电子控制单元12通过使得角度范围上的功率分布pu和概率分布pb相乘来校正概率分布pb。因此在这种情况下电子控制单元12确定校正的概率分布pbc。

例如，图7示出了校正的概率分布pbc，其对应于图5的概率分布pb与图6的功率分布pu相乘的结果。

随后，电子控制单元12通过选择对应于校正的概率分布pbc的最大值的入射角的值来确定实际入射角。

根据在本文中示出的示例，实际入射角是在+90°处的角度。

发送步骤e7

方法随后包括步骤e7，凭此电子控制单元12向中央电子控制单元20发送确定的实际入射角值。

接收步骤e8

因此，方法也包括中央电子控制单元20接收被发送的实际入射角值的步骤e8。

定位步骤e9

当中央电子控制单元20接收多个入射角且每个值由单独的角传感器10发送时，方法包括定位装置1的步骤e9。通过中央电子控制单元20基于多个被接收入射角值并且通过三角测量方法来执行定位步骤e9。

启用步骤e10

最后，方法包括：如果装置1位于车辆v的至少一个功能的安全区域中，则启用车辆v的至少一个功能的步骤e10。具体地，中央电子控制单元20比较装置的位置与每个功能的安全区域。

因此，方法和定位系统允许可靠地确定在装置1和每个角传感器10之间的实际入射角。类似地，基于所述多个确定的实际入射角来可靠地确定装置1的位置。因此，中央电子控制单元20恰当地启用车辆v的一个或更多个功能。