对于确定车辆和车辆进入起动识别器之间的距离的方法与流程

本发明的技术领域大体涉及用于车辆的无钥匙进入起动系统。本发明更特别地涉及用于确定车辆与无钥匙识别器的间隔距离的方法，使得可以进入车辆和/或起动车辆。

背景技术

目前市场上普遍存在所称的“无钥匙”进入起动系统，其允许在不使用常规钥匙的情况下锁定和解锁车辆以及起动车辆发动机。

通常，在希望解锁车门的用户触摸到电容传感器或者被门把手上的红外传感器检测到时，车辆的中央计算机触发通过车辆的低频天线传输低频(20khz和150khz之间)询问信号。作为替代例，低频天线可以周期性地发送这种低频询问信号(称为“轮询”)。如果车辆附近的识别器(其通常采取钥匙或者电子卡的形式，或者甚至是具有合适的激活应用的智能电话)捕获询问信号，并通过以无线电信号向中央计算机发送解锁码来作出响应。车辆的无线电接收器然后接收到该无线电信号：如果锁定码被中央计算机识别，则后者命令解锁门。

当用户希望起动车辆并按下位于乘员舱中的开关时，该方法基本相同：在这种情况下，只有当识别器发送的起动码被中央计算机识别时，发动机由中央计算机起动。

为了提高无钥匙进入起动系统的安全性，在触发锁定、解锁或起动之前，需要满足附加条件。特别期望的是，识别器的位置与要执行的动作保持一致，例如：

-对于解锁，识别器应该位于车辆周围的最大周长内，例如2米

-对于锁定，在乘员舱内应没有识别器

-对于起动，识别器应该位于乘员舱内。

因此，识别器和车辆之间的距离的可靠测量是必要的。

通常，基于识别器接收到的低频信号(例如，询问信号)的功率测量(该测量称为rssi“接收信号强度指示”)来计算距离。使用低频信号来测量距离是有利的。具体而言，车辆附近的识别器的车辆-识别器距离远低于低频信号的波长。由此限制了折射现象。另外，现代的低频接收器在待机模式下具有非常低的消耗。

该识别器例如能够测量功率，然后通过无线电信号将测量值传送到车辆的无线电接收器，中央计算机然后承担测量车辆与识别器的间隔距离的任务。作为替代，识别器本身可以计算距离，并且只有在这个距离比预定的阈值短时对询问信号作出响应(或者响应所计算的距离不符合安全条件)。

然而，附近设备传输的、干扰低频信号的信号干扰到测量是很常见的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种用于测量车辆与识别器之间的距离的方法，该方法对附近设备传输的信号造成的干扰较不敏感。

为此，本发明提出了一种用于测量车辆和用于进入起动车辆的识别器的间隔距离r的方法，车辆和识别器是同步的，所述方法包括：

-选择n个频率fp，p∈[1；n]，n是至少大于3的自然数

-实施n个序列sqp，每个序列sqp包括以下步骤：

·将具有频率fp的第一信号从所述车辆的发送器传输到所述识别器的接收器

·通过识别器的计算机测量接收的所述第一信号相对于相位为的第二信号的相位模2π

·将第二信号从所述车辆的发送器传输到所述识别器的接收器

·通过车辆的计算机计算接收的第二信号相对于第一信号的相位模2π

·计算相位和相位的平均值

-对于p在1和n-1之间的每个值，使用公式计算梯度pp

-基于所述梯度pp，p∈[1；n]，计算距离r。

术语“同步”被理解为意味着能够实现该方法。根据本发明，在车辆和识别器之间交换多个第一信号和第二信号。更确切地说，执行n次向外-返回行程(向外行程对应于从车辆到识别器的第一信号的传输，返回行程对应于从识别器到车辆的第二信号的传输)。平均相位与每个向外-返回行程、每对平均相位相关联，使得有可能计算梯度pp。然后，使用梯度pp来计算距离r.

应该注意的是，选择车辆与识别器之间交换的信号的频率。这样通过选择远离该附近设备的常规发射频率的频率，可以降低交换的信号与附近设备发送的干扰信号之间的干扰的风险。干扰频率例如是蓝牙或wi-fi频道的中心频率。

除了前面段落中刚刚概述的功能之外，根据本发明的方法可以具有被单独或以任何技术上可行的组合考虑的以下中的一个或多个附加特征：

-在选择步骤中，从多个频率fj，j∈[1；k]，k是至少大于3的自然数，选取不在多个预定通信信道的中心的频率fp。

-频率fj是所述多个预定通信信道中的第一信道的边缘频率。

-频率fj使得k＝40，f1＝2401，并且对于j在1和39之间的所有值，fj+1-fj＝2mhz。

-频率fj在所述多个预定通信信道中的第二信道外。

-所述第二信道是wi-fi信道。

通过阅读以下描述并且通过查阅附图，将会更好地理解本发明及其各种应用。

附图说明

仅通过完全非限制性地指示本发明来呈现附图。在图中：

-图1分别示出了属于车辆和识别器的两个收发器装置，所需要知道的是两者之间的距离，该装置被设计成实现根据本发明一个实施例的方法；

-图2示出了示出该方法的步骤的框图；

-图3示出了包括干扰距离测量的频率的通信信道的示意图；

-图4示出了在该方法的一个步骤期间在收发器装置之间交换的信号；

-图5示出了在该方法的步骤期间计算的平均相位、模2π的部分的示意图，所述平均相位、模2π作为在该方法的其它步骤期间交换的信号的频率的函数；

-图6示出了描绘图5的首尾相连部分的图。

具体实施方式

除非另有说明，否则在不同图中出现的同一元件具有单一的编号。

下面描述的方法使得可以计算车辆v与所谓的无钥匙识别器i之间的距离r，所述识别器i使得可以使用“无钥匙”原理来控制对车辆v的进入或起动。识别器i例如是电子钥匙或电子卡，或具有合适应用的智能电话。

车辆v包括第一收发器装置dv，并且识别器i包括第二收发器装置di。由于第一收发器装置dv和第二收发器装置di是相似的，以下给出总体描述。

参考图1，收发器装置dz，索引z不加区分地为v或i，包括：

-无线电信号的发送器txz(频率至少等于1ghz)

-无线电信号的接收器rxz(频率至少等于1ghz)

-发送器txz和接收器rxz连接到的天线atz

-锁相环pllz，用于向发送器txz和计算机xv提供各种频率的信号

-计算机xz，用于计算由接收器rxz接收到的信号相对于由锁相环pllz提供的信号的相位。

应注意的是，智能电话本身具有所描述的收发器装置di的所有组件。在一个优选实施例中，识别器i因此是具有用于车辆的无钥匙进入和起动的合适应用程序的智能电话。收发器装置di的各种组件有利地由安装在智能电话上的应用程序触发和控制。

根据本发明的方法通过第一收发器装置dv和第二收发器装置di实现。要注意的是，第一收发器装置dv和第二收发器装置di已经例如经由蓝牙低能量协议(注意，智能电话本身具有蓝牙芯片)彼此同步。

参考图2，方法meth首先包括选择远离常规干扰频率的频率p∈[1；n]，n是至少大于3的自然数。常规的干扰频率例如是蓝牙频率或wi-fi频率。

图3示出了位于2401和2481mhz之间的40个蓝牙信道cbl和3个wi-fi信道cwi。蓝牙信道cbl的宽度为2mhz，以偶数频率为中心：第一个蓝牙信道以2402mhz的频率为中心，最后一个以2480mhz的频率为中心。wi-fi信道的宽度为18mhz。左侧的wi-fi信道对应于信道1，并且以2412mhz的频率为中心；中间的wi-fi信道对应于信道6，并以2437mhz频率为中心；右侧的wi-fi信道对应信道11，并以2462mhz的频率为中心。

在一个信道中，中心频率是大多数设备使用的频率，而边缘频率的使用较少。因此，在一个优选实施例中，从位于以下位置的频率fj，j∈[1；k]中选择频率fp：

-在蓝牙信道cbl的边缘处，和/或

-在wi-fi信道cwi的边缘或外部。

蓝牙信道cbl边缘处的频率fj是k＝40，f1＝2401mhz，对于j在1和39之间的所有值，fj+1-fj＝2mhz。这因此涉及2401mhz、2403mhz等的频率。wi-fi信道cwi的边缘或外部的频率fj位于2401和2403mhz之间、在2421和2428mhz之间、在2446和2453mhz之间以及在2471和2481mhz之间。

在蓝牙信道cbl的边缘处和/或在wi-fi信道cwi的边缘或外部选择n个频率fp之后，方法meth包括一系列的n个序列sqp，每个序列sqp包括以下步骤。

在序列sqp的第一步em_svp中，在时间t0p，由车辆v的发送器txv发送预先由车辆v的锁相环pllv产生的相位为且频率为fp的第一非调制信号svp。第一信号svp在时间t0p+δt＝t0p+r/c由识别器i的接收器rxi接收，其中c是信号的传播速度，r是车辆v与识别器i之间的距离。

在序列sqp的第二步骤中，识别器i的计算机xi测量所接收的第一信号svp相对于第二信号sip的相位模2π。第二信号sip是由识别器i的锁相环plli生成的信号，使得其相位具有的值及其频率fp。

测得的相位可以用下面的公式计算：

k是一个正的自然数。

在序列sqp的第三步骤em_sip中，在时间t1p，第二信号sip由识别器i的发送器txi发送。第二信号sip在时间t1p+δt＝t1p+r/c由车辆v的接收器rxv接收。

在序列sqp的第四步骤中，车辆v的计算机xv测量所接收的第二信号sip相对于第一信号svp的相位模2π。

测得的相位可以用下面的公式计算：

m是一个正的自然数。

在序列sqp的第五步骤中，识别器i的发送器txi向车辆v的接收器rxv发送其先前测量的相位

在序列sqp的第六步骤中，车辆v的计算机计算相位(在第四步骤中测量)和相位(在第五步骤中中接收)的平均值

平均相位使用以下公式计算：

作为备选，序列sqp不能包含第五步骤，但包括在第四和第六步骤之间的一个步骤，即将先前测量的相位从车辆v的改善器txv传输到到识别器i的接收器rxi的步骤。因此，第六步骤将通过识别器i的计算机实现，而不是由车辆v的计算机来实现。

参考图2，方法meth还包括在执行n个序列sqp之后执行的下列步骤。

在cal_pp的步骤中，对于1和n-1之间的每个p值，通过车辆v的计算机xv使用以下公式计算梯度pp：

注意到，

p＝[–{4πfp+1r/c+(k+m)*2π}/2+{4πfpr/c+(k+m)*2π}/2]/(fp+1-fp)＝–2πr/c.

如图5所示，其示出了作为各种频率fp的函数的各种平均相位模2π(在序列sqp的第六步骤期间计算)，梯度pp对应于其边缘是具有坐标和的点的段gp的斜度。

图6示出了首尾相连放置的图4的线段g1、...、gn-1以及理论直线dt。理论直线dt对应于理想情况：其中在车辆v和识别器i之间传输的第一信号svp和第二信号sip不经历反射或折射：只有直接路径上的信号由车辆v和识别器i的接收器rxv、rxi接收到。在真实情况下，由车辆v和识别器i的接收器rxv、rxi接收的的信号并不正好是第一信号svp和第二信号sip，但是直接信号和反射/折射信号的累积。

因此，使用单个梯度pp作为通过上述公式计算距离r的基础具有不可忽略的错误风险。由此，在步骤fil_pp中，对n-1个计算的梯度pp值进行过滤，以确定用于执行距离r的计算的最佳梯度p。例如，过滤可以包括在从n-1个梯度pp中选择最小梯度。作为备选，过滤可以包括从n-1个梯度pp中选择多个梯度(例如，只考虑认为不相关的值，因为它们与用wi-fi信道外的频率计算的梯度差别太大)，然后对选取的梯度进行平均。作为备选，过滤可以包括n-1个梯度pp的平均。其它类型的过滤当然可以被考虑。

接下来，在cal_r的步骤中，由车辆v的计算机xv使用以下公式计算车辆v和识别器i的间隔距离r：

r＝–c/2π*p

基于所计算的距离r并取决于特定的所需功能(例如，门的打开、门的关闭，车辆的起动)，车辆v的计算机xv能够确定是否应该执行该功能。

自然地，作为替代，该方法的步骤可以以与上面提到的顺序不同的另一技术上可行的顺序执行。