用便携式用户设备通过超宽带的车辆功能激活方法以及相关功能激活系统和装置与流程

本发明涉及使用便携式用户设备通过超宽带(ulb，或英语为“ultra wide band”，uwb)来激活机动车辆的功能的功能激活方法以及相关功能激活系统和装置。本发明更特别地应用于机动车辆的“免提式”进入和/或启动系统。机动车辆的所谓的“免提式”进入系统使得授权用户能够不使用钥匙就锁定和/或解锁其车辆的开启部件(ouvrant)或启动车辆。为此，车辆标识用户携带的便携式设备，如徽章(badge)或遥控器，并且如果徽章或遥控器位于车辆周围或车辆中的预定区域中并且被标识为属于该车辆，则车辆根据用户的意图自动锁定/解锁其开启部件或启动，而无需用户使用钥匙。

背景技术：

1、这种“免提式”进入系统对于本领域技术人员来说是已知的。它通常由车载于车辆中的电子控制单元、位于车辆上的一个或多个射频(rf)天线以及用户携带的包括rf天线的标识遥控器或徽章组成。

2、通过rf天线和电子控制单元在便携式设备与车辆之间交换标识符使得车辆能够标识便携式设备，并触发开启部件的锁定或解锁或者车辆的启动。

3、标识符可以包含在便携式设备中，而不是包含在徽章或遥控器中，例如，它可以包含在用户携带的移动电话或“智能电话”或手表中。

4、标识符交换通常通过射频(rf)波和低频(lf，英语为“low frequency”)波进行。车辆首先通过lf天线发射lf轮询信号，并且如果便携式设备位于所述信号的接收区域(即车辆周围的预定区域)，则向车辆返回包含其标识符的rf存在消息。

5、通过测量便携式设备(经由天线和电子控制单元)从车辆接收到的lf信号的强度(通常称为rssi(英语为“received signal strength indication(接收信号强度指示)”，或者说天线接收到的信号的接收功率测量值)测量)来准确地在车辆周围定位便携式设备。车载于车辆中的定位装置接收并分析便携式设备从每个lf天线接收到的信号的功率测量值，从而确定便携式设备相对于所述lf天线、即相对于车辆的位置。

6、根据车辆识别出的便携式设备的定位，在所述定位区域中自动执行特定于所述定位区域的某些动作，启动车辆、解锁/锁定或预先开启车内照明(也称为指引照明)。

7、rssi测量使得能够准确地在定位区域中(即在车辆周围和内部)定位便携式设备，以便当在车辆内部检测到便携式设备时不仅能锁定/解锁开启部件而且还能启动车辆。

8、在便携式设备是移动电话的情况下，与车辆的rf(例如，在ism频带中)和lf(例如，在125khz)下的通信并不总是可能的，因为大多数移动电话不具有频率与在与车辆通信时使用的频率兼容的rf或lf通信装置，如针对rf是315mhz和433.92mhz的频率并且针对lf是125khz的频率。

9、相比之下，移动电话现在具有或蓝牙低能量“ble”通信标准，即2402mhz至2480mhz的特高频(uhf)通信，或超宽带通信标准(或英语为“uwb”)，即短程无线通信协议(ieee 802.15.4a标准)，其使得能够利用非常宽的频带。像蓝牙和wi-fi一样，这种通信协议使用无线电波，但在非常高的频率，它包括14个通信信道，每个信道的带宽等于500mhz，频率范围从3.1ghz到10.6ghz。uwb发射器可以每两纳秒发送一次脉冲。

10、ble、蓝牙或uwb这些通信标准具有通用的优势，因此不需要如目前针对rf和lf通信标准那样特定于每个国家的许可(仅需要“蓝牙低能量”或“uwb”国际认证)，rf和lf通信的工作频率因国家而异。

11、因此，需要对车辆的“免提式”进入和/或启动系统进行适配，以便它也能与配备有或uwb通信标准的移动电话一起操作，而不再仅仅是通过无线电波和低频波(rf、lf)进行操作。

12、通信标准的优势在于其使得能够实现车辆周围约250米的较大通信范围。然而，它无法准确地检测便携式设备在较短距离内的存在。例如，当便携式设备位于车辆内部并且用户希望启动其车辆时，用通过交换rf和lf波来工作的现有技术的通信装置能实现的对便携式设备的准确定位对于不再可能。实际上，蓝牙信号的rssi测量非常不准确，并且取决于环境(噪声、干扰等)变化很大，并且无法知晓位置固定的便携式设备是距车辆5m、10m、40m还是更远。

13、因此，不再可能使用通信来激活诸如启动车辆之类的功能，因为必须仅在便携式设备位于车辆内部且距车辆的uhf天线几厘米远时才授权启动。考虑到的rssi的大幅变化，检测距uhf天线几厘米的所述便携式设备是不可能的。

14、至于uwb通信标准，其使得能够实现比蓝牙标准更准确的定位，并且能量消耗更少。现有技术已知通过发射短脉冲来使用uwb信号功率，以便测量便携式设备与车辆之间的距离。

15、现有技术的一种解决方案在于使用飞行时间，这使得能够估计波的传播时间，并由此推断便携式设备与车辆之间的距离。

16、然而，这种解决方案有几个缺点：

17、a.由于在车辆的金属部件上的多次反射，uwb信号通常途径若干传播路径而传输到车载于车辆中的一个或多个接收器(天线)，因此信号到达时具有与传播路径的长度相关的延迟，这些延迟会对便携式设备的定位确定带来显著的误差，

18、b.在便携式设备与便携式设备可见的至少三个接收器(天线)之间计算飞行时间，如果便携式设备位于车辆一侧，则会与位于车辆另一侧(即对于便携式设备不“可见”)的一个或多个天线的通信中断，于是无法执行飞行时间的计算，

19、c.uwb信号对便携式设备的取向及其相对于用户身体的位置较为敏感，这种敏感性会影响飞行时间的计算，并在便携式设备的定位上产生误差，

20、d.便携式设备在天线的类型和位置、发射功率和接收灵敏度方面的多样性也会影响飞行时间的计算，

21、e.最后，为了部分克服上述缺点，使用飞行时间的定位方法将需要车辆上的八个天线，四个位于车辆外部，四个位于车辆内部，这意味着不可忽视的超额成本。

22、本发明提出了使得能够克服这些缺点的用便携式用户设备通过超宽带通信的车辆功能激活方法以及相关功能激活装置。

23、具体而言，本发明提出了使得能够在车辆内部或外部准确地定位便携式用户设备的通过超宽带波的功能激活方法。

技术实现思路

1、本发明提出了通过便携式用户设备通过超宽带通信的车辆功能激活方法，所述便携式用户设备与车载于车辆中的激活装置进行超宽带通信，根据便携式设备相对于车辆的内部区域和外部区域之间的边界的位置来激活车辆功能，所述激活方法的特征在于其包括以下步骤：

2、a.预先为车辆配备内部天线和外部天线，

3、b.确定便携式设备在车辆周围的授权区域中的存在，

4、c.根据时间存储每个天线接收的多路径超宽带信号的功率延迟，

5、d.针对每个天线并且针对功率阈值确定接收功率的衰减期，

6、e.将所述衰减期与至少一个参考期进行比较，

7、f.根据所述比较的结果，确定便携式设备是位于内部区域还是外部区域，

8、g.激活与便携式设备的位置相对应的车辆功能。

9、巧妙地，参考期被预先确定为当便携式设备位于车辆的内部区域和外部区域之间的边界上时针对每个天线的接收信号功率的函数。

10、有利地，针对若干功率阈值确定衰减期，并将其与若干对应参考期进行比较。

11、车辆功能包括当便携式设备位于外部区域时解锁车辆的开启部件。

12、车辆功能包括当便携式设备位于车辆的内部区域时启动车辆。

13、本发明还涉及通过超宽带的车辆功能激活装置，其旨在车载于车辆中并与便携式用户设备进行超宽带通信，根据便携式设备相对于车辆的内部区域和外部区域之间的边界的位置来激活车辆功能，所述装置包括控制功能激活的电子管理单元，其特征在于，该装置包括：

14、a.内部天线，

15、b.外部天线，

16、c.用于确定便携式设备在车辆周围的解锁区域中的存在的确定部件，

17、d.用于分析和处理由所述天线接收的多路径超宽带信号的分析和处理部件，其被适配成：

18、i.根据时间存储每个天线接收的多路径超宽带信号的功率延迟，

19、ii针对每个天线并且针对功率阈值确定衰减期，

20、iii.将所述衰减期与至少一个参考期进行比较，

21、iv.根据所述比较的结果，确定便携式设备是位于内部区域还是外部区域，

22、v.激活与便携式设备的定位相对应的车辆功能。

23、在本发明的第一实施例中，分析和处理部件包括在车辆的收发模块中。

24、本发明还适用于车辆功能激活系统，其包括根据上面列出的特征中的任何一个的激活装置和便携式用户设备，该系统的特征在于，分析和处理部件也包括在便携式设备中。

25、在本发明的第二实施例中：

26、a.所述装置包括控制功能激活的电子管理单元、内部天线、外部天线、连接到所述天线的至少一个收发模块、用于确定便携式设备在车辆周围的解锁区域中的存在的确定部件，

27、b.并且所述便携式设备包括用于分析和处理由所述天线接收的多路径超宽带信号的分析和处理部件，其被适配成：

28、i.根据时间存储每个天线接收的多路径超宽带信号的功率延迟，

29、ii针对每个天线并且针对至少一个功率阈值确定衰减期，

30、iii.将所述衰减期与至少一个参考期进行比较，

31、iv.根据所述比较的结果，确定便携式设备是位于内部区域还是外部区域，

32、v.激活与便携式设备的定位相对应的车辆功能。

33、最后，本发明涉及任何机动车辆，其包括根据上面列出的特征中的任何一个的激活装置。