专利名称：用于交通工具的被动进入系统和方法
技术领域：
本公开的一个或多个实施方式涉及可以用来确定远程发射机相对于交通工具的 位置的被动进入系统。
背景技术：
用于交通工具的示例性被动进入系统在下列专利中被公开由(ihabra等人所 发表的、并且标题为"System and Method for Vehicle Passive EntryHaving Inside/ Outside Detection”的第6，906，612号美国专利；由Ghabra所发表的且标题为"Passive Activation Vehicle System Alert” 的第 7，446，648 号美国专利；由 Takeuchi 等人所发
示 11 "Antenna Device InAutomotive Keyless Entry System"的H 4, 873, 530 号美国专利；由Waraksa等人所发表的、并且标题为“I^assive Keyless Entry System”的 第4，942，393号美国专利；由Boschini所发表的、并且标题为“Remote Control System ForLocking And Unlocking Doors And Other Openings In A Passenger Space, InParticular In A Motor Vehicle” 的第 5，499，022 号美国专利；由 Ross 所发表的、且 标题为"Vehicle Passive Keyless Entry And Passive Engine StartingSystem，，的第 5,751,073 号美国专利；由 Flick 所发表的、且标题为 “VehicleRemote Control System With Less Intrusive Audible Signals And AssociatedMethods” 的第 6，049，268 号美 国专利；以及由King所发表的、且标题为“Passive Remote Keyless Entry System”的第 6，236，333号美国专利。发明概述公开了一种确定智能钥匙(fob)的位置的方法和系统。该方法和系统可以包括位 于交通工具周围的至少三个天线。这些天线可能能够将低频(LF)信号发送至智能钥匙。该 智能钥匙可接收LF信号并且确定每个被接收的LF信号的接收信号强度指示(RSSI)。智能 钥匙可发送包括RSSI的一个或多个UHF信号。控制器可被配置成从智能钥匙接收一个或 多个信号，并且对照预定的授权区域比较被接收信号的振幅。预定的授权区域可包括许多 包含区域和排除区域。至少一个授权区域可为具有从所述至少三个天线中的每一个发散的 中心点的圆形形状。控制器可被进一步配置成通过确定智能钥匙是否位于排除区域或包含 区域以内来确定该智能钥匙的位置。公开了一种确定智能钥匙的位置的可选的方法和系统。该方法和系统可包括位于 交通工具周围的至少两个天线。这些天线可能能够将低频(LF)信号发送至智能钥匙。该 智能钥匙可接收LF信号并且确定每个被接收的LF信号的接收信号强度指示(RSSI)。智能 钥匙可发送包括至少三个被接收的天线的RSSI的一个或多个UHF信号。控制器可被配置 成从智能钥匙接收信号，并且对照预定的授权区域比较被接收信号的振幅。授权区域中的 至少一个可以是使用至少两个天线确立的椭圆形授权区域。控制器可通过确定智能钥匙是 否位于一个椭圆形授权区域内来确定该智能钥匙的位置。附图简述
图1是按照本公开的一个非限制性实施方式的、包括了被动进入系统的交通工具 的顶视图；图2是示出了由被动进入系统所接收的一组示例性信号的图；图3是用于确定智能钥匙相对于交通工具的位置的示例性流程图；图4是包括了示例性的被动进入授权区域的交通工具的另一个顶视图；图5是包括了可选的示例性的被动进入授权区域的交通工具的另一个顶视图；以 及图6是包括了可选的示例性的被动进入授权区域的交通工具的另一个顶视图。说明性实施方式的详述根据需要，此处公开了本发明的详细实施方式；然而，应理解，被公开的实施方式 仅是本发明的示例，本发明可以体现在各种和可选的形式中。附图不一定按比例绘制；一些 特征可被放大或最小化以显示特定组件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节 不应被解释为是限制性的，而是仅作为权利要求的代表性基础，和/或作为用于教导本领 域中的技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。参考图1，示出了交通工具10，其可包括按照本公开的一个非限制性的方面的一 般用参考符号12表示的被动进入系统。该被动进入系统12可包括位于交通工具10以内 的交通工具控制器14。交通工具控制器14还可包括一个或多个收发机单元，其具有与位 于交通工具10周围的一个或多个天线16、18、20通信的接收机单元和/或发射机单元。本 公开设想，收发机单元可以从交通工具控制器14分离，并且可以位于天线16、18、20周围， 或者被包括而与天线16、18、20结合。交通工具控制器14可被进一步配置以操作门锁机构 (未显示)，启动交通工具10的点火，和/或执行各种与交通工具10的操作有关的其他功 能。被动进入系统12还可包括远程手持式发射机，其按照惯例被称为智能钥匙22，该 智能钥匙22可由操作者携带和/或操作。智能钥匙22可以是分离的单元，或者可以是点 火钥匙头的一部分。智能钥匙22可包括具有收发机单元的智能钥匙控制器M。该收发机 单元可以包括用于接收和/或发送来自智能钥匙22的信号的发射机和接收机。本公开还 设想，收发机单元可从智能钥匙控制器M分离。智能钥匙22还可包括天线沈，其被配置成 向天线16、18、20发送信号，和/或从天线16、18、20接收信号。本公开设想，一个或多个信号观、30、32可从天线16、18、20被发送，而操作者不必 启动智能钥匙22上的开关或按钮。信号观、30、32可包括用来启动相应的智能钥匙22的唤 醒信号。智能钥匙22又可接收信号观、30、32，并且确定信号观、30、32的强度(strength) 或强度程度(intensity)。例如，图2示出了分别由天线16、18、20发送的、可由智能钥匙22接收的信号28、 30,32的图40。该图40示出每个被接收信号观、30、32的强度或强度程度，其更普遍地被 称为接收信号强度指示(RSSI)。基于每个信号观、30、32的所确定的RSSI水平，智能钥匙 控制器M可确定指示智能钥匙22相对于每个天线16、18、20的距离的位置报告。本公开设 想，智能钥匙22的位置也可使用一系列预定的校准值来确定，所述校准值使被确定的RSSI 值与距离值相等。智能钥匙22可随后发送包括天线16、18、20的位置报告的响应信号34。通过验证被接收的响应信号34是否指示智能钥匙22位于有效授权区域以内，交通工具控制器14 可确定智能钥匙的位置。如果是这样的话，交通工具控制器14可开始在交通工具控制器14 与智能钥匙22之间的认证/响应挑战序列。当有成功的认证/响应序列时，如果智能钥匙 22相对于交通工具10在某个预定距离或位置以内，交通工具控制器14可确定是否应当执 行特定的交通工具功能。例如，如果智能钥匙22位于交通工具10以外的预定授权区域内，控制器12可启 动一个或多个门锁机构(未显示)，以便开启交通工具门中的一个或多个。可选地，如果智 能钥匙22位于交通工具10的驾驶室内的预定授权区域中，交通工具控制器14可启动交通 工具10的点火。本公开还设想，位于智能钥匙22以内的天线沈可被配置以便将长程超高频(UHF) 信号发送至交通工具10的天线16、18、20，并且从交通工具10的天线16、18、20接收短程低 频(LF)信号。然而，本公开设想，分离的天线可包括在智能钥匙22内，以便发送UHF信号 并接收LF信号。此外，天线16、18、20可被配置成将LF信号发送至智能钥匙22，并且从智 能钥匙22的天线沈接收UHF信号。然而，本公开设想，分离的天线可包括在交通工具10 内，以便将LF信号发送至智能钥匙22，并且从智能钥匙22接收UHF信号。智能钥匙22还可被配置成使得智能钥匙控制器M可能能够在一个或多个UHF信 道之间进行切换。因此，智能钥匙控制器M可能能够在多个UHF信道中发送响应信号34。 通过在多个UHF信道中发送响应信号34，智能钥匙控制器M可以确保在智能钥匙22与天 线16、18、20之间的精确通信。图3示出按照本申请的一个或多个实施方式的示例性流程图200。然而，应当注 意，图2中示出的流程图200仅是示例性的，并且流程图200的操作、功能或步骤可按不同 于此处所描述的顺序的方式来执行。流程图200可在操作202以LF唤醒序列开始，LF唤醒序列可包括被交通工具控 制器14发送至智能钥匙22的一个或多个唤醒信号。当接收到LF唤醒序列时，流程图200 可继续进行到操作204。在操作204，钥匙控制器M可确定每个被接收的LF唤醒信号的RSSI。一旦钥匙 控制器M确定了每个LF唤醒信号的RSSI，流程图200可继续进行到操作206。在操作206，智能钥匙控制器M可发送智能钥匙响应信号，其包括如智能钥匙控 制器M所确定的、每个天线16、18、20的RSSI值。一旦智能钥匙响应信号被发送，则流程 图继续进行到操作208。在操作208，交通工具控制器14使用被接收的智能钥匙响应信号来确定智能钥匙 22的位置。通过确定被接收的智能钥匙响应信号是否指示智能钥匙22在预定的授权区域 以内，交通工具控制器14可确定所述位置。例如，在本公开的一个非限制性实施方式中，基于每个天线16、18、20的RSSI可使 用一系列包含标准和排除标准来确立授权区域。本公开设想，授权区域可为任何不规则的 几何形状，只要该形状的跨度局限于LF天线的覆盖范围内。使用不规则形状的授权区域，智能钥匙控制器M可使用每个天线16、18、20的 RSSI来合并三角测量验证程序，以便确定智能钥匙22是否位于授权区域的边界以内。智能 钥匙控制器M可通过首先确定智能钥匙22是否位于任何指定的排除区域以内来开始三角测量验证程序。如果交通工具控制器14确定智能钥匙22位于排除区域中的一个之内，智 能钥匙22可被拒绝访问授权区域。如果智能钥匙控制器M确定该智能钥匙22不位于排 除区域中的至少一个以内，则智能钥匙控制器M可确定智能钥匙22是否位于至少一个指 定的包含区域以内。如果智能钥匙控制器M确定智能钥匙22位于包含区域中的至少一个 以内，则该智能钥匙22可被允许访问被请求的授权区域。例如，图4示出示例性的不规则形状的授权区域。如所示，每个天线16、18、20可 被配置成使圆形40、42、44发散。发散图案可从起始于每个相应天线16、18、20的中心点向 外朝着每个形状40、42、44的圆周延伸。此外，交通工具控制器14可使用形状40-44来限 定具有很多排除区域和包含区域的一个或多个授权区域。智能钥匙控制器M可基于众所周知的布尔原理确定授权区域。例如，排除/包含 区域标准可使用下列示例性的方程式来规定(a彡X彡b)和(c彡Y彡d)和(e彡Z彡f)(1)其中，X是天线16的RSSI值；Y是天线18的RSSI值；Z是天线20的RSSI值；a、b、C、d、e、f是一组预定的常数。使用方程式(1)，可为圆形40、42和44规定几何解释。例如，如果预定值被确立为 a = 100,b = 255、c = 0、d = 255、e = 0 禾Π f = 255，当天线 16 的 RSSI 值大于 100 时，交 通工具控制器14可确定智能钥匙22位于授权区域以内。因为每个RSSI值可被转换成距 离值，在每个天线16、18、20周围将有圆，在这些天线上可检测到智能钥匙22。包含/排除区域标准的另一个非限制性例子可以使用以下示例性的方程式来规 定[(100 彡 X)禾Π (0 彡 Y)和(0 彡 Z)]或[(0 彡 X)禾Π (100 彡 Y)和(0 彡 Z)]或 [(0 ^ X)和(0 ^ Y)和(100 ^ Ζ) ](2)如方程式( 所示，仅当每个天线16、18和20的RSSI值被确定为零(0)时，交通 工具控制器14才可确定智能钥匙22在排除区域以内。相反地，如果交通工具控制器14验 证天线16、18或20的RSSI值大于或等于100，则交通工具控制器14将确定智能钥匙22位 于包含区域中的一个内。使用预定的布尔准则，任何数量的授权区域可通过交通工具控制器14确立。例 如，参考图4，使用以下示例性的方程式，交通工具控制器14可规定授权区域作为环绕交通 工具门的区域[(100 彡 X)和(100 彡 Y)]或(100 彡 Y)或[(100 彡 Y)和 100 彡 Z)](3)使用在方程式(3)中确立的布尔准则，图4的包含区域可被限定为区域48、50和 52。相反地，排除区域可以由区域46和M限定。使用三角测量验证程序，交通工具控制器14可首先尝试确定智能钥匙22是否位 于排除区域46和M中的至少一个以内。如果是的话，交通工具控制器14可拒绝智能钥匙 22访问被请求的授权区域。然而，如果智能钥匙22不位于排除区域中的至少一个以内，交 通工具控制器14可确定智能钥匙22是否位于包含区域48、50和52中的至少一个以内。如果是的话，在完成了成功的认证安全协议之后，交通工具控制器14可开启交通工具门中的 一个或多个。在另一个非限制性实施方式中，图5示出可仅使用两个天线16、20限定的授权区 域。如所示，授权区域可使用一对球形或圆形60、62来确定，该球形或圆形60、62的中心点 分别从天线16、20向外发散。此外，每个天线16、20可被用来限定椭圆形64的焦点。交通 工具控制器14可使用椭圆形64来限定交通工具10的驾驶室区域的授权区域。使用图5中示出的椭圆授权区域，智能钥匙控制器M可能不需要使用如以上参考 图4描述的三角测量验证程序来确定智能钥匙22的绝对位置。使用椭圆的特征形状，授权 区域可基于来自每个天线16、20的信号振幅。此外，通过验证智能钥匙22是否位于椭圆形 授权区域的边界以内，智能钥匙控制器M可确定智能钥匙22的位置。因为仅需要两个天线，本公开设想使用椭圆插补来限定交通工具10的驾驶室区 域可能是有利的。此外，通过使用椭圆插补，两个天线16、20可操作以限定椭圆形64的一 对焦点76、78以及每个圆形60、62的一对半径80、82。因此，两个天线16、20可操作来形成 三个几何形状(即，圆形60、62和椭圆形64)。本公开还设想，天线16、20可位于交通工具10以内，以便沿着椭圆形64的主轴。 此外，天线16、20可位于交通工具10以内，以便作为椭圆形64的一对焦点76、78来操作。 因此，通过确定长直径和一对焦点76、78之间的距离，交通工具控制器14可确定椭圆形64 的曲率。本公开设想，焦点76、78之间的距离可由交通工具控制器14确定为天线16、20之 间的距离。因为天线16、20的距离可以被预先确定，在一对焦点76、78之间的距离也可以 被预先确定。本公开还设想，交通工具控制器14可通过将从点79沿着椭圆形64到一对焦 点76、78的距离相加来确定长直径。通过修改长直径，交通工具控制器14还可能能够改变 椭圆形64的尺寸。因此，不管沿椭圆形64的边缘选择的点79如何，从两个焦点76、78到点79的距 离之和可等于常数值(即，76+78 =常数)。因此，使用以下示例性的方程式，交通工具控制 器14可能能够限定椭圆形64的授权区域(X+Z) ^ D (4)其中，X是天线16的RSSI值；Z是天线20的RSSI值；并且D是常数值，其可特征化椭圆以及在两个焦点76、78之间的距离。如方程式(4)所示，当RSSI信号X与Z的和大于特征化椭圆形64的常数时，智能 钥匙控制器M可确定智能钥匙22位于椭圆授权区域以内。本公开还设想，通过将RSSI值 X和Z转换成距离值(X’、Z’)，交通工具控制器14可确定从智能钥匙22到天线16、20的 距离。因此，如果距离值(Χ’、Z’ )之和小于椭圆形64的长直径，交通工具控制器14可确 定智能钥匙22是否位于椭圆形64的区域以内。回过来参考附图，图6示出本公开的另一个非限制性实施方式。再一次地，使用覆 盖整个驾驶室区域的圆形和椭圆形，三个天线16、18、20可用来提供多个授权区域。如所 示，使用天线16可限定圆形84。此外，使用天线16和18可形成椭圆形86，并且使用天线 16和20可形成另一个椭圆形88。最后，使用天线18和20可形成另一个椭圆形90。
如图6所示，通过配置天线16、18、20，可形成大量的包含/排除区域92、94、96、 98、100、102、104、106、108、110和112。图6还示出可被确立的三个椭圆形授权区域86、88 和90。每个椭圆形授权区域86、88和90可允许控制器更加精确地确定智能钥匙22相对于 交通工具10的内部或外部的位置。此外，使用三个分离的椭圆形授权区域86、88和90可 允许交通工具控制器14能够确定智能钥匙22的位置，而不必继续三角测量验证程序。回过来参考图3，如果交通工具控制器14确定智能钥匙22在授权区域以内，流程 图200继续进行到操作210。然而，如果交通工具控制器14未确定智能钥匙22位于授权区 域中的至少一个以内，流程图200回来继续进行到操作202。在操作210，交通工具控制器14可使用智能钥匙22开始认证安全协议，智能钥匙 22被确定位于授权区域中的一个以内。认证安全协议可包括由天线16、18、20中的一个或 多个发送的认证挑战信号。智能钥匙22又可将响应认证信号发送至交通工具控制器14。 如果交通工具控制器14确定响应认证信号有效，交通工具控制器14可执行特定的交通工 具操作(例如，开始交通工具的点火，或者开启交通工具门中的一个或多个)。虽然本公开的实施方式已被示出和描述，但意图不是那些实施方式示出和描述本 公开的唯一实施方式。相反，在以上公开中使用的词语是描述性的词语，而不是限制性的词 语，并且应当理解，可对以上描述做出各种改变而不偏离本公开的精神和范围。因此，被公 开的具体细节仅是用于教导本领域中的技术人员实践本公开的代表性基础。
权利要求
1.一种用于确定位于交通工具周围的远程发射机的位置的方法，所述方法包括 将测量信号从位于所述交通工具周围的第一天线发送至远程发射机；接收来自所述远程发射机的、响应于所述测量信号的确认信号，其中所述确认信号包 括第一测量信号的第一接收信号强度指示(RSSI)值，并且所述第一 RSSI值是所述远程发 射机所接收的所述第一测量信号的振幅的函数；基于从所述第一天线发散的信号的几何形状来确立至少一个授权区域，其中使用与所 述第一测量信号相关的相应的至少一组预定RSSI值范围来确立所述授权区域；以及通过比较所述第一RSSI值是否在所述RSSI值范围中的至少一个内来确定所述远程发 射机是否在所述至少一个授权区域中。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述授权区域还包括至少一个包含区域和至少一个 排除区域，以及使用所述第一天线的RSSI来确立所述至少一个包含区域和所述至少一个 排除区域。
3.如权利要求2所述的方法，还包括确定所述远程发射机是否位于至少一个排除区域内。
4.如权利要求3所述的方法，还包括确定所述远程发射机是否位于至少一个包含区域内。
5.如权利要求4所述的方法，还包括使用认证安全协议来确定所述远程发射机是否应当被准许访问被请求的交通工具操 作，当确定了所述远程发射机位于至少一个包含区域内时，所述认证安全协议被执行；以及 准许所述远程发射机访问所述被请求的交通工具操作。
6.如权利要求1所述的方法，其中使用低频(LF)信号来发送所述至少一个测量信号。
7.如权利要求1所述的方法，其中使用超高频(UHF)信号来发送所述确认信号。
8.如权利要求7所述的方法，其中使用多个UHF信号来发送所述确认信号。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述几何形状中的至少一个是具有从所述第一天线 发散的中心位置的圆形。
10.如权利要求1所述的方法，还包括从位于所述交通工具周围的第一天线向远程发射机发送至少一个测量信号；以及 所述几何形状中的至少一个是具有一对焦点的椭圆，所述一对焦点使用所述第一天线 和第二天线来限定。
11.一种用于确定位于交通工具附近的远程发射机的位置的方法，所述方法包括将至少两个测量信号发送至远程发射机，所述至少两个测量信号从位于所述交通工具 周围的第一天线和第二天线被发送；接收来自所述远程发射机的、响应于所述测量信号的确认信号，其中所述确认信号包 括被接收的每个测量信号的接收信号强度指示(RSSI)；使用椭圆形确立授权区域，通过使用所述第一天线确立第一焦点并使用所述第二天线 确立第二焦点来确立所述椭圆形，并且所述授权区域具有至少一个包含区域和至少一个排 除区域；使用距所述第一焦点和所述第二焦点的距离之和来确定常数值，其中所述常数值被用 来限定所述椭圆形的曲率；以及通过比较所述确认信号是否指示所述远程发射机位于第一授权区域内来确定所述远 程发射机的位置。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述至少一个包含区域和所述至少一个排除区域 是使用来自被接收的每个测量信号的RSSI来确立的，并且当来自被接收的每个测量信号 的RSSI之和小于所述常数值时，确定所述远程发射机位于所述至少一个包含区域内。
13.如权利要求12所述的方法，还包括将来自所述第一测量信号的RSSI转换成第一距离值，所述第一距离值等于所述第一 天线和所述远程发射机之间的距离；将来自所述第二测量信号的RSSI转换成第二距离值，所述第二距离值等于所述第二 天线和所述远程发射机之间的距离；以及当所述第一距离值和所述第二距离值之和小于所述椭圆形的长直径时，确定所述远程 发射机位于所述包含区域内。
14.如权利要求11所述的方法，还包括使用至少第三天线将至少第三测量信号发送到所述远程发射机； 通过使用所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线至少确立第一椭圆形、第二椭 圆形和第三椭圆形来确立所述授权区域，以及通过使用所述第一天线、所述第二天线和所 述第三天线至少确立第一圆形、第二圆形和第三圆形来确立所述授权区域；以及通过比较所述确认信号是否指示所述远程发射机位于所述授权区域内来确定所述远 程发射机的位置。
15.一种用于确定位于交通工具附近的远程发射机的位置的系统，所述系统包括至少第一天线，其位于所述交通工具周围，所述第一天线将至少一个测量信号发送至 远程发射机；以及控制器，其被配置成接收来自所述远程发射机的、响应于所述测量信号的确认信号，其中所述确认信号包 括被接收的每个测量信号的接收信号强度指示(RSSI)；基于从所述第一天线发散的信号的几何形状来确立至少一个授权区域，所述至少一个 授权区域被用来限定相对于所述交通工具的位置；以及通过验证所述确认信号是否指示所述远程发射机位于所述至少一个授权区域内来确 定所述远程发射机的位置。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述控制器还被配置成确立至少一个包含区域和 至少一个排除区域，并且所述至少一个包含区域和所述至少一个排除区域是基于所述至少 第一天线的RSSI来确立的。
17.如权利要求15所述的系统，其中所述控制器还被配置成 确定所述远程发射机是否位于至少一个排除区域内；以及当所述远程发射机位于至少一个排除区域内时，拒绝所述远程发射机访问特定的交通 工具操作。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述控制器还被配置成 确定所述远程发射机是否位于至少一个包含区域内；以及当所述远程发射机位于至少一个包含区域内时，准许所述远程发射机访问所述特定的交通工具操作。
19.如权利要求15所述的系统，其中所述确认信号是超高频(UHF)信号。
20.如权利要求15所述的系统，其中所述测量信号是使用低频(LF)信号来发送的。
全文摘要
一种用于交通工具的被动进入系统和方法，用于确定位于交通工具附近的远程发射机的位置。该系统和方法可包括不规则形状的授权区域。可使用至少三个LF天线来形成该授权区域。可选地，至少两个天线可被用来形成至少一个椭圆形的授权区域。当智能钥匙物理地位于授权区域以内时，控制器可确定该智能钥匙的位置。
文档编号H04B17/00GK102104435SQ20101055280
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月17日 优先权日2009年12月22日
发明者利雅得·哈巴尔, 尼克雷·雅科文科, 希尔顿·W(杰里)·吉拉德三世 申请人:李尔公司