用于确定间距的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于确定间距的设备和方法。本发明尤其涉及一种用于近似地确定在被分配给车辆的无线电钥匙和被布置在该车辆中或该车辆上的收发器装置之间的间距的设备和方法。

背景技术：

已知以下无线电钥匙：这些无线电钥匙也被称为智能钥匙（smartkeys），并且这些无线电钥匙允许对车辆的被动进入（passiverzugang）。相应的系统尤其以名称pase（passivestartandentry（被动启动和进入））或者peps（passiveentrypassivestart（被动进入被动启动））被已知。这样的系统尤其允许用户打开并且启动所属的车辆，其中，无线电钥匙例如可以位于用户的裤子口袋里。

已知以下pase系统：这些pase系统利用不同的技术实现距离约束（distancebounding）（在利用uwb技术的情况下）和定位（利用lf技术）。此外，已经有以下pase系统：这些pase系统针对于距离约束和定位来使用uwb技术。此外已知，在利用uwb技术的情况下执行间距确定（利用所谓的rangingschema（测距模式）、即间距确定方法的测距），其中，通过信道脉冲响应（cir=channelimpulseresponse（信道脉冲响应））的基于阈值的评估能够进行首径识别（first-path-erkennung）。

技术实现要素：

本发明基于以下任务：提供一开始提到的类型的设备和方法，该设备和该方法实现首径的准确的和可靠的识别，其中，尤其应在利用uwb技术的情况下进行定位，为此应定义合适的协议。

该任务通过独立专利权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求的、以下的描述以及附图的主题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于确定间距的设备。该间距在此尤其位于被分配给车辆的无线电钥匙和被布置在该车辆中或该车辆上的收发器装置之间。

无线电钥匙被分配给车辆这个特征尤其可以理解为，无线电钥匙被设立和确定用于尤其打开和启动车辆。无线电钥匙关于车辆而言能够履行的另外的功能自然同样是可能的。换言之，无线电钥匙现在是车辆的“所述”无线电钥匙，其中，无线电钥匙（smartkey）允许对车辆的被动进入，尤其在pase系统或peps系统的范围内。

为了下面所描述的间距确定，设备可以具有控制单元，该控制单元尤其可以通过软件来实现。该设备被设立用于，定义在待发送的第一消息和待接收的第二消息之间的相关性的第一阈值（功能a），并且定义在待发送的第一消息和待接收的第三消息之间的相关性的第二阈值，其中，第二阈值比第一阈值更大（功能b）。

通过在收发器装置与无线电钥匙之间消息的交换可以求取和估计收发器装置与无线电钥匙之间的间距。为此，尤其进行沿至少一个方向的多次传输和沿另一方向的传输，其中，可以对关于两个时间差的比例的说明进行考虑，用于运行时间计算和因此用于间距计算。相应的方法由现有技术已知，例如由de102015017146a1已知，其内容全面地作为本新申请的公开内容的一部分（通过引用被纳入）。

第一消息可以例如是由收发器装置尤其朝无线电钥匙方向发送的消息。第二消息可以例如是由无线电钥匙尤其朝收发器装置发送的消息。根据该示例，无线电钥匙是外部的第一发送器。无线电钥匙在此可以例如位于无线电钥匙的用户的口袋中。第三消息可以例如是由外部的第二发送器发送的消息。概念“发送”尤其可以与第二消息和第三消息相关联地例如也包括第一消息的反射（reflexion）。因此，例如第三消息可以是第一消息在障碍物、例如墙上的反射。

此外，该设备被设立用于，借助收发器装置发送第一消息，该收发器装置被布置在车辆中或车辆上（功能c）。

此外，该设备被设立用于，借助收发器装置从外部的第一发送器接收第二消息（功能d）并且借助收发器装置从外部的第二发送器接收第三消息（功能e）。

此外，该设备被设立用于，确定在所接收的第二消息与所发送的第一消息之间的第一相关性，其中，所确定的第一相关性超出第一阈值，但不超出第二阈值（功能f），并且确定在所接收的第三消息与所发送的第一消息之间的第二相关性，其中，所确定的第二相关性超出第二阈值（功能g）。

例如，在由收发器装置发送第一消息之后，该收发器装置预期确定的消息作为来自于无线电钥匙的应答。从在来自于无线电钥匙的所预期的消息与实际上所接收的消息（第二消息与第三消息）之间的一致性，该设备的控制单元可以求取第一相关性和第二相关性。

此外，该设备被设立用于，基于所接收的第二消息的运行时间求取在外部的第一发送器与收发器装置之间的第一距离（功能h），基于所接收的第三消息的运行时间求取在外部的第二发送器与收发器装置之间的第二距离（功能i）。

本发明尤其实现pase方法分成两个步骤，其中该pase方法尤其可以使用uwb技术用于发送一个消息（多个消息）。因此，在第一步骤中，实现准确的定位，其中，为了准确性而限制安全性。此外，在第二步骤中实现安全的距离约束，其中，为了安全性而限制准确性。

安全性与准确性之间的折衷的调节通过对于首径识别合适地选择阈值来实现。因此，可以为了相对高的安全性选择相对高的阈（第二阈值），由此可以降低假警报（falsealarms）的和成功的前导码注入攻击（preamble-injection-angriffe）的概率。在相对高的阈的情况下，准确性减小，因为尤其弱的路径或弱径（schwachepfadebzw.paths）没有被识别，其相关性位于第一阈值以下。此外，可以为了相对高的准确性选择相对低的阈（第一阈值），由此实现相对高的fp-dr（dynamicrange（动态范围）），其也允许对更弱的路径的识别，其中，存在对于成功的前导码注入攻击或假警报而言更高的风险。

本发明允许，能够相互独立地优化定位的准确性和距离约束的安全性，而不需要执行附加的测距过程（ranging-durchgang）。本发明在此利用：（用于取得尤其在ca/cg应用中的功能安全性的）高的准确性和（尤其针对假的警报/探测、暴力攻击或中继攻击的）高的安全性不是同时必要的。

根据第一实施方式规定：所接收的第二消息是以下消息：该消息的相关性第一次超出第一阈值。

此外，所接收的第三消息可以是以下消息：该消息的相关性第一次超出第二阈值。

根据另一种实施方式，该设备被设立用于，由所求取的第一间距和第二间距来求取或估计无线电钥匙的位置。在该意义上可以规定：收发器装置包括至少三个、尤其八个收发器。该设备此外可以被设立用于，关于这些收发器其中的至少三个收发器而言履行功能（a）至（i），并且此外基于在外部的第一发送器与所述至少三个收发器之间的第一距离来求取尤其无线电钥匙的所估计的第一位置，以及基于在外部的第二发送器与所述至少三个收发器之间的第二距离来求取尤其无线电钥匙的所估计的第二位置。

根据另一种实施方式，该设备被设立用于，利用外部发送器和所述至少三个收发器其中的所选择的至少一个收发器来执行距离约束。

距离约束可以包括：在所选择的至少一个收发器到外部的第一发送器和/或到外部的第二发送器之间发送或传送任务消息（第一帧），其中，第一任务消息可以包含任务。该任务可以通过有关的外部发送器在（为此必需的）处理时间内得以解决。接着，可以对包含有任务的解决方案的应答消息（第二帧）进行发送或传输，更确切地说，尤其在有关的外部发送器与所选择的至少一个收发器之间进行。

此外，可以进行在第一时间点与第二时间点之间的总往返运行时间的测量，在第一时间点已经开始了任务消息的传送，也即在第一时间点例如所选择的至少一个收发器已经发送了任务消息，在第二时间点，应答消息的传送结束，也即在第二时间点，所选择的至少一个收发器已经接收了该应答消息。从总往返运行时间减去有关的外部发送器的处理时间，由此得出净往返运行时间。基于净往返运行时间可以计算在所选择的至少一个收发器与有关的外部发送器之间的间距的上限。

此外可以有利地规定：该设备被设立用于，输出第一距离和第二距离。

根据另一种实施方式此外规定：该设备被设立用于，借助uwb技术来发送第一消息。优选地，外部的第二发送器也被设立用于，借助uwb技术来发送第二消息，并且外部的第三发送器同样可以被设立用于，借助uwb技术发送第三消息。uwb代表“ultra-wideband（超宽带）”并且实现：对具有至少500mhz的带宽的极大的频率范围的利用或对所使用的频带的下限频率和上限频率的算术平均值的至少20%的利用。

第一阈值尤其可以采用值3sigma。此外，第二阈值尤其可以采用值6sigma。

此外，该设备可以被设立用于，提供第一消息的具有特别小的、优选具有最小的数据量的前导码。由此，第一消息特别好地适合用于，在收发器装置与无线电钥匙或外部发送器之间的消息的高效交换。

根据本发明的第二方面，提供一种车辆，该车辆包括根据本发明的第一方面的设备。此外，该车辆包括被布置在该车辆中或该车辆上的收发器装置和被分配给该车辆的无线电钥匙。

根据本发明的第三方面，提供一种用于确定近似间距的方法。该间距在此尤其位于被分配给车辆的无线电钥匙与被布置在该车辆中或该车辆上的收发器装置之间。

方法可以尤其包括以下步骤：

-提供车辆和无线电钥匙，收发器装置被布置在该车辆中或该车辆上，该无线电钥匙被分配给该车辆；和

-通过以下项来确定在收发器装置与无线电钥匙之间的间距：

（a）定义在待发送的第一消息和待接收的第二消息之间的相关性的第一阈值，

（b）定义在待发送的第一消息和待接收的第三消息之间的相关性的第二阈值，其中，第二阈值比第一阈值更大，

（c）借助收发器装置发送该第一消息，

（d）借助收发器装置从外部的第一发送器接收该第二消息，

（e）借助收发器装置从外部的第二发送器接收该第三消息，

（f）确定在所接收的第二消息与所发送的第一消息之间的第一相关性，其中，所确定的第一相关性超出第一阈值，但不超出第二阈值，

（g）确定在所接收的第三消息与所发送的第一消息之间的第二相关性，其中，所确定的第二相关性超出第二阈值，

（h）基于所接收的第二消息的运行时间求取在外部的第一发送器与收发器装置之间的第一距离，

（i）基于所接收的第三消息的运行时间求取在外部的第二发送器与收发器装置之间的第二距离。

为了避免重复，关于根据本发明的第二方面的方法的效果、优点和实施方式方面，参考与根据本发明的第一方面的设备相关联的以上讲述。在此，尤其可以将与根据本发明的第一方面的设备的实施方式相关联所描述的功能特征作为根据本发明的第二方面的方法的相应的实施方式的相应的方法特征来付诸实施（umsetzen）。

根据本发明的第四方面，提供一种程序元素，当该程序元素在处理器上被运行时，该程序元素引导（anleiten）处理器执行根据本发明的第三方面的方法步骤（a）至（i）。

根据本发明的第五方面，提供一种计算机可读的介质，在该计算机可读的介质上存储程序元素，当该程序元素在处理器上被运行时，该程序元素引导处理器执行根据本发明的第三方面的方法的方法步骤（a）至（i）。

附图说明

下面根据示意图更详细地阐述本发明的实施例，其中，相同的或类似的元素配备有相同的附图标记。其中在此：

图1示出具有用于确定间距的根据本发明的设备的一个实施例的车辆的俯视图；

图2示出时间-相关性图表，尤其第一阈值和第二阈值以及第一首径和第二首径被映射（abbilden）在该图表中。

具体实施方式

图1示出车辆1，例如汽车。车辆1包括收发器装置，该器装置在所示出的实施例中具有第一收发器2、第二收发器3和第三收发器4。第一收发器2和第二收发器3可以例如被分别布置在车辆1的外后视镜中，第三收发器4可以被布置在车辆1内，例如在车辆1的后视镜的区域中。然而，收发器2至4的所示出的数目和布置仅仅是示例性的。因此尤其八个收发器被布置在车辆1中和/或车辆1上。收发器2至4被设立用于，借助uwb技术分别发送第一消息，该第一消息尤其能够由无线电钥匙5接收，该无线电钥匙在通过图1示出的示例中布置在车辆1的附近的周围环境中，例如与车辆1间隔小于1m。第一消息的前导码在此可以具有特别小的数据量。

无线电钥匙5被分配给车辆1，并且此外被设立用于，在pase方法中使得无线电钥匙5的未示出的用户能够进入车辆1，也即尤其打开车辆1的锁闭的门并且启动车辆1。无线电钥匙5尤其可以构成外部的第一发送器，该外部的第一发送器可以发送第二消息，该第二消息能够由收发器装置接收。

此外，图1示出对象6，该对象在所示出的实施例中被布置在车辆1的外部周围环境中并且与无线电钥匙5相比更远离车辆1。该对象6可以反射第一消息，该第一消息由收发器装置发送。通过这种方式，对象6构成外部的第二发送器，该第二发送器发送第三消息（第三消息在所示出的实施例中相应于第一消息的反射）。但可替代地，对象6也可以是攻击者的设备，其中，该设备用作外部的第二发送器并且发送第三消息，以便使控制单元7确信：对象6是被分配给车辆1的车辆钥匙，其中该控制单元尤其可以与收发器装置通信式地（kommunikativ）连接。控制单元7构成用于近似地确定无线电钥匙5与收发器装置之间的间距的设备的一个元件。

图2示出第一阈值t1和第二阈值t2。第一阈值t1涉及在第一消息与第二消息之间的相关性。第二阈值t2涉及在第一消息与第三消息之间的相关性。第二阈值t2与第一阈值t1相比具有更高的值。阈值t1和t2可以例如借助控制单元7来定义。尤其，第一阈值可以采用值3sigma，并且第二阈值值6可以采用值6sigma。

在已经借助收发器装置发送了第一消息之后，第一消息可以由无线电钥匙5接收并且由对象6反射，由此产生第三消息，该第三消息由收发器装置接收。无线电钥匙5此外可以发送第二消息作为对所接收的第一消息的应答，第二消息由收发器装置接收。

在通过图1示出的实施例中，外部的第二发送器7与无线电钥匙5（外部的第一发送器）相比更远离收发器装置，无线电钥匙可以例如位于用户的裤子口袋中。来自外部的第二发送器的第三消息因此与来自于无线电钥匙5的第二消息相比具有更长的运行时间，并且相应的第二首径fp2与第一首径fp1相比相应地更晚（在时间点t2）被测量，该第一首径基于第一消息。然而可以的是：如在图2中示出的那样，在第三消息与第一消息之间的相关性k2与在第二消息与第一消息之间的相关性k1相比更高。

借助控制单元7可以确定在所接收的第二消息与所发送的第一消息之间的第一相关性k1，其中，所确定的第一相关性k1超出第一阈值t1，但不超出第二阈值t2。在通过图2所示出的实施例中，第二消息是以下消息：该消息的相关性k1在第一时间点t1第一次超出第一阈值t1。在所示出的实施例中，第一时间点t1可以说明在发送第一消息与借助收发器装置接收第二消息之间的总运行时间。

此外，可以借助控制单元7确定所接收的第三消息与所发送的第一消息之间的第二相关性k2，其中，所确定的第二相关性k2超出第二阈值t2。在通过图2示出的实施例中，第三消息是以下消息：该消息的相关性k2在第二时间点t2第一次超出第二阈值t2。在所示出的实施例中，第二时间点t2可以说明在发送第一消息与借助收发器装置接收第三消息之间的总运行时间。

此外，控制单元7可以基于所接收的第二消息的运行时间t1分别确定在外部的第一发送器与收发器装置的收发器2至4其中的每一个之间的第一距离d1至d3，其中该外部的第一发送器在所示出的实施例中是无线电钥匙5。此外，控制单元7可以基于所接收的第三消息的运行时间t2分别确定在外部的第二发送器与收发器装置的收发器2至4其中的每一个之间的第二距离d4至d6，其中该外部的第二发送器在所示出的实施例中是对象6。此外，控制单元7可以输出这三个第一距离d1至d3和这三个第二距离d4至d6。

基于在无线电钥匙5与三个收发器2至4之间的第一距离d1至d3，控制单元7求取无线电钥匙5的所估计的第一位置。通过相似的方式，控制单元7基于在外部的第二发送器6与三个收发器2至4之间的第二距离d4至d6求取无线电钥匙5的所估计的第二位置。

控制单元7此外可以被设立用于，利用无线电钥匙5或者利用外部的发送器5、6和这三个收发器2至4其中的所选择的至少一个收发器来执行距离约束。