本发明涉及用于确定锚点（anker）和标签之间的距离的设备和方法。
背景技术：
已知将根据ieee802.15.4的uwb帧用于确定锚点和标签之间的距离。尤其已知专有的解决方案，所述解决方案在利用uwb技术的情况下提供距离约束。uwb代表“超宽带”并且实现对极大频率范围的利用，该频率范围具有至少500mhz的带宽或所利用的频带的下限频率和上限频率的算术平均值的至少20%的带宽。
此外，已知使用所谓的“双向测距方案”，所述方案从标签开始。此外，所谓的“短帧模式”实现功率效率和频谱效率。此外已知的是，在标签和n个锚点之间执行测距，这实现具有已知的消息定时的测距循环。也可以通过合适的措施（例如不同的脉冲幅度或prf）改变在一帧之内的能量，以便实现性能在同步、第一路径识别和数据传输之间的平衡。此外已知的是，将安全前导码用于保护测距信息（距离约束）。
技术实现要素：
本发明所基于的任务是，改进用于确定锚点与标签之间的距离的设备和方法，其中可以借助uwb利用为此合适的协议进行定位。
该任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求、后续的描述以及图的主题。
根据本发明的第一方面，提供一种用于确定锚点与标签之间的距离的设备。该距离确定也可以被称为“测距”。该设备被设立用于针对要发送的消息选择第一帧类型或第二帧类型，针对安全前导码识别优化第一帧类型的能量，以及针对数据传输优化第二帧类型的能量。
换言之，可以使用不同的帧类型，所述不同的帧类型将能量不同地分布到其帧段上。在此，第一帧类型针对前导码识别被优化，而第二帧类型针对数据传输被优化。尤其规定，要发送的消息借助uwb技术来发送。在有限的信号能量（每毫秒）、功率效率和频谱效率/信道占用的边界条件下，第一帧类型实现用于测距的性能的优化（“第一路径探测安全前导码（firstpathdetectionsecurepreamble）”、“第一路径探测灵敏度（firstpathdetectionsensitivity）”、“第一路径动态范围（firstpathdynamicrange）”、对距离减小攻击的抵抗），而第二帧类型实现数据传输的优化。
根据一种实施方式规定，该设备被设立用于将第一帧类型实施为轮询测距帧、响应测距帧或最终测距帧。尤其，测距序列可以按所提及的顺序包含从标签到锚点的轮询测距帧、从锚点到标签的响应测距帧和从标签到锚点的最终测距帧。在此，最终测距帧可以由第二帧类型的消息伴随，其中该伴随的消息将时间戳数据从标签输送到锚点。该实施方式实现时间戳从标签到锚点侧的最优传输。
此外有利地规定，该设备被设立用于给第一帧类型和/或第二帧类型的数据部分配备用于将至少一个锚点同步到测距循环的同步信息。由此实现将一个锚点或多个锚点同步到测距循环（或测距循环的开始）和帧间隙。
尤其，该设备可以被设立用于与第一帧类型的其他部分相比，给第一帧类型的数据部分配备相对低的能量。数据部分因此仅包含相对低的能量并且仅无关紧要地妨碍前导码识别。
此外，该设备可以被设立用于指示被同步的锚点忽略第一帧类型的数据部分。因此，被同步的锚点可以忽略数据部分或数据部分的数据，因为数据部分的数据对于前导码识别而言是不必要的。
替代地或附加地，该设备可以被设立用于指示未被同步的锚点当所述未被同步的锚点未识别出第一帧类型的安全前导码时读取第一帧类型的数据部分。因此，如果所述未被同步的锚点未识别出安全前导码，那么所述未被同步的锚点也可以从第一帧类型的数据部分读取数据。
根据另一实施方式规定，该设备被设立用于提供没有安全前导码的第二帧类型并且将第二帧类型的总能量集中于同步报头和数据部分。因此，第二帧类型不包含安全前导码，并且全部能量被集中于同步报头和数据部分。尤其，第二帧类型的数据部分此外可以具有与第一帧类型的数据部分不同的调制或不同的编码。
根据另一实施方式规定，该设备被设立用于给第一帧类型和/或第二帧类型配备报头，所述报头被设立用于向接收器显示相应的帧类型。这些帧因此具有合适的报头，以便向接收器显示帧类型，并且针对另外的帧类型保留灵活性。
前面所描述的根据本发明的设备尤其可以被用于确定车辆的收发器装置与被分配给车辆的无线电钥匙之间的距离。在此意义上，锚点可以是收发器装置的元件，所述收发器装置可以被布置在车辆上或中，而标签可以是被分配给车辆的无线电钥匙或智能电话的元件。
根据本发明的第二方面，提供一种用于确定锚点与标签之间的距离的方法。该方法包括：针对要发送的消息选择第一帧类型或第二帧类型，针对安全前导码识别优化第一帧类型的能量，以及针对数据传输优化第二帧类型的能量。
为了避免重复，关于根据本发明的第二方面的方法的效果、优点和实施方式参考结合根据本发明的第一方面的设备的上述实施方案。在此，尤其结合根据本发明的第一方面的设备的实施方式所描述的功能特征可以被转化为用于根据本发明的第二方面的方法的相应实施方式的相应方法特征。
根据本发明的第三方面，提供程序元件，该程序元件当其在处理器上被实施时引导该处理器执行根据本发明的第二方面的方法的方法步骤。
根据本发明的第四方面，提供计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有程序元件，该程序元件当其在处理器上被实施时引导该处理器执行根据本发明的第二方面的方法的方法步骤。
本发明与在使用已知的设备或方法的情况下相比总体上实现系统中的更好的链路预算。此外，（尤其对于短帧模式而言）最优的第一路径识别是可能的。此外，实现一个或多个锚点的特别鲁棒的同步（即使当锚点没有接收到标签时，锚点也获得同步信息）。
附图说明
在下文中，根据示意性附图更详细地解释本发明的实施例，其中相同或相似的元件配备有相同的附图标记。在这里：
图1示出在车辆钥匙中的标签和具有多个锚点的车辆的侧视图，
图2示出用于要发送的消息的第一帧类型的一个实施例的组成部分，
图3示出用于要发送的消息的第二帧类型的一个实施例的组成部分，
图4示出用于要发送的消息的第一帧类型的另一实施例的组成部分，
图5示出用于要发送的消息的第二帧类型的另一实施例的组成部分，以及
图6示出在测距序列之内所发送的消息的时间图示。
具体实施方式
图1示出车辆1、在所示出的实施例中乘用车。在车辆1之内并且在车辆1上布置有多个锚点，在图1中可看到多个锚点中的第一锚点2、例如被同步的锚点和第二锚点3、例如未被同步的锚点。尤其，第一锚点2和第二锚点3分别可以是收发器的元件。此外，图1示出标签4，该标签尤其可以是无线电钥匙的元件，所述无线电钥匙被分配给车辆1。此外，在图1中示出了用于确定锚点2、3和标签4之间的距离的设备5。该设备5与锚点2、3和标签4以通信方式连接。此外，该设备5尤其可以通过软件来实现。
在锚点2、3和标签4之间可以交换也被称为帧（参看2至5）的消息（参看图6），以便近似地确定锚点2、3与标签4之间的距离。
该设备5被设立用于针对要发送的消息选择第一帧类型（参看图2和图4）或第二帧类型（参看图3和图5）。此外，借助该设备5可以针对安全前导码识别优化第一帧类型6的能量，并且针对数据传输优化第二帧类型7的能量。
图2示出第一帧类型6，该第一帧类型包括同步部分sync、帧起始定界符sfd1、安全训练序列sts和数据部分data。同步部分sync和帧起始定界符sfd1一起形成第一同步报头shr1。该同步报头shr1与安全训练序列sts一起形成安全前导码。
同步部分sync例如可以具有64μs的长度，帧起始定界符sfd1例如可以具有4μs的长度以及安全训练序列sts例如可以具有64μs的长度。同步部分sync和帧起始定界符sfd1的信号强度例如可以为0db，而安全训练序列sts的信号强度例如可以为-6db。从相应的信号强度可以推导出第一帧类型6的有关部分的能量。
数据部分data例如可以仅包含加密id，并且与安全前导码相比可以具有相对短的时间长度以及相对低的信号强度。替代地，数据部分data也可以包含用于将锚点2、3（参看图1）同步到测距循环的同步信息。第一帧类型6的数据部分data与第一帧类型6的其他部分相比配备有相对低的能量。第一帧类型6以这种方式针对前导码识别被优化。
例如，图1中的被同步的锚点2可以忽略在第一帧类型6的数据部分data中的同步信息。此外，图1中的未被同步的锚点3可以在该未被同步的锚点3未识别出第一帧类型6的安全前导码时读取在第一帧类型6的数据部分data中的同步信息。
图3示出第二帧类型7，该第二帧类型包括同步部分sync、帧起始定界符sfd2和数据部分data。同步部分sync和帧起始定界符sfd2一起形成第二同步报头shr2。在第二帧类型7中并未设置安全训练序列sts。代替于此，第二帧类型7的总能量集中于同步报头shr2和数据部分data。如从图3中可以看出，数据部分data占据第二帧类型7的大部分，这尤其也在能量分布中反映出来，所述能量分布针对数据部分data的数据的传输是优化的。
数据部分data可以包含用于将锚点2、3（参看图1）同步到测距循环上的同步信息。此外，第二帧类型7的数据部分data可以具有与第一帧类型6的数据部分data不同的调制或不同的编码。
图4和图5分别示出替代的第一帧类型6或第二帧类型7，其分别尤其附加地包括报头hd1或hd2，以便向接收器显示相应的帧类型6或7。
图6示出示例性的测距序列，该测距序列具有从标签到锚点的轮询测距帧p，具有从锚点到标签的响应测距帧r并且具有从标签到锚点的最终测距帧f，所述帧按所提及的顺序被发送和接收。轮询测距帧p、响应测距帧r和最终测距帧f被设计为第一帧类型（参看图2和图4）。最终测距帧f由数据帧d（第二帧类型，参看图3和图5）伴随，所述数据帧将时间戳数据从标签输送到锚点。