用于实施收发器节点的角色切换的RF系统和方法与流程

本发明涉及一种rf系统(如rf测距系统)和用于操作rf系统的方法，所述系统和方法实施系统的收发器节点的角色切换。

背景技术：

当前市场上的现代舒适型汽车可以配备有被动无钥匙进入(pke)系统。在这种pke系统中，作为待打开和关闭的基本结构的示例，用相关联的标签(或钥匙坠)接近汽车就足以解锁汽车，而无需按下可以设置在标签/钥匙坠上的按钮。

当前市场上的无钥匙进入系统依赖于对接收信号强度指示器(rssi)的测量结果来估计钥匙坠距汽车的距离。攻击者可以使用放大器来中继钥匙坠信号，使得钥匙坠似乎靠近汽车。

安全的rf测距系统也可以用于其它应用，如建筑物或发射访问系统。

rf测距系统采用飞行时间原理来确定两个物体或物体上的标记之间的距离。通常，收发器的发射器发出被物体反射或被第二个收发器重新发射的波形(通常为线性调频或脉冲)。基于反射或重新发射到达原始收发器的接收器所花费的时间量，可以计算出物体之间的距离。如此确定的接收器与发射器之间的距离将用作启用访问的决策标准。

无钥匙进入系统的精确测距还可以用于添加新特征，如仅打开钥匙坠旁边的门或使汽车的设置适应多个用户中的每个用户，例如驾驶员和乘客的座位以及反射镜定位、空调等。

为了实现这种新特征，要求汽车能够同时确定多个钥匙坠和装置的位置(假设驾驶员和乘客都具有与汽车配对的钥匙坠或其它装置)。

为了允许这种新使用的特征，汽车测距系统必须能够同时满足以下要求：

·使用多个钥匙坠或装置同时执行测距会话；

·侦听潜在的新测距会话；以及

·确定哪些rf参数将为新测距会话带来最佳的服务质量(qos)。

这些要求也可以更一般地分配给具有多个节点装置并安装在基础结构(即汽车、建筑物、发射系统控制屏障)中的rf系统，其中节点装置与一个或多个外部装置(例如，用于控制对基本结构的访问和/或操作的便携式标签或钥匙坠或其它便携式装置)进行交互。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种rf系统，所述rf系统具有多个节点装置并且安装在基础结构中，其中所述节点装置与一个或多个外部装置进行交互，所述外部装置用于控制对所述基本结构的访问和/或操作，其中所述rf系统能够满足上述要求。

此目的通过具有根据独立权利要求所述的特征的主题来实现。在从属权利要求中描述了本发明的另外的实施例示例。

根据本发明的第一示例性实施例示例，提供了一种rf系统，特别是rf测距系统，所述rf系统例如用于控制安全的无钥匙汽车访问，其中所述rf系统具有至少一个收发器节点装置，所述收发器节点装置能够在可控时间点和/或可控时间段内承担以下角色中的每个角色：

第一角色，所述第一角色包括侦听或应答来自活动通信会话，特别是测距会话的消息；

第二角色，所述第二角色包括侦听新的通信会话，特别是测距会话；以及

第三角色，所述第三角色包括保持空闲。

在此rf系统的一个实施例中，所述至少一个收发器节点装置可以能够在可控时间点从所述第三角色切换到所述第一角色，并且从所述第一角色切换到所述第三角色，并且从所述第三角色切换到所述第二角色，并且从所述第二角色切换到所述第三角色。

在此rf系统的一个实施例中，所述至少一个收发器节点装置可以能够在可控时间点和/或可控时间段内另外承担第四角色，所述第四角色包括扫描其它rf系统的正在进行的通信会话，特别是测距会话，并且所述至少一个收发器节点装置可以能够在可控时间点从所述第三角色切换到所述第四角色，并且从所述第四角色切换到所述第三角色。

在此rf系统的一个实施例中，所述rf系统可以另外具有控制器装置和多个收发器节点装置，例如至少四个节点装置，特别是五个节点装置，其中每个收发器节点装置可以能够在所述控制器装置的控制下在可控时间段内承担所述第一角色、所述第二角色、所述第三角色和所述第四角色中的每个角色。

在具有带有rf测距的无钥匙进入系统的汽车中，所述汽车上可能存在多个收发器节点装置(收发器)，例如通常处于所述汽车的每个拐角处的至少一个节点装置以及处于所述汽车的顶部处的一个节点装置。

在此rf系统的一个实施例中，所述rf系统可以另外具有控制器装置，所述控制器装置与所述至少一个，特别是每个收发器节点装置通信互连，并且能够控制所述至少一个，特别是每个收发器节点装置的角色分配，特别是能够控制收发器节点装置承担角色的时间点、和/或执行角色的持续时间和/或执行角色的工作周期。

在此rf系统的一个实施例中，对所述收发器节点装置的角色分配的控制的至少一部分可以不在例如中央控制器装置中实施。而是，可以按所述收发器节点装置的级别来实施对所述收发器节点装置的角色分配的控制的至少一部分，或者可以将其集中在所述收发器节点装置的选定的一个收发器节点装置中。到新角色分配的切换可以是按节点装置级别或按控制器装置级别所决定的切换。

在此rf系统的一个实施例中，为了控制转换到所述第一角色的时间点和/或从所述第一角色转换的时间点、和/或执行所述第一角色的持续时间和/或执行所述第一角色的工作周期，可以考虑到以下信息，特别是由所述rf系统的控制器装置考虑：

-所接收信号的质量，特别是用于将具体通信会话仅分配给所述收发器节点装置的一部分的信号质量；

-如由至少两个收发器节点装置接收到的信号质量之间的关系；

-如由至少两个收发器节点装置接收到的干扰信号的质量；

-与所述rf系统的自身消息和来自其它rf系统的干扰消息之间的冲突有关的信息；

-到在活动rf通信会话的另一端处操作的rf收发器装置的距离，特别是用于减少收发器节点装置的所述第一角色的持续时间和/或工作周期的距离，所述收发器节点装置位于较大距离处，特别是位于比预定距离更远的位置；

在此rf系统的一个实施例中，为了控制转换到所述第二角色的时间点和/或从所述第二角色转换的时间点、和/或执行所述第二角色的持续时间和/或执行所述第二角色的工作周期，可以考虑到以下信息，特别是由所述rf系统的控制器装置考虑：

-rf通信会话的一个或多个同步模式，所述rf通信会话在环境中进行并且特别是在执行所述第四角色期间已经由收发器节点装置检测到，特别是用于确定将在预期开始的新通信会话中使用的rf参数；

-一个或多个先前的无线分组冲突事件，即在没有主动扫描正常发射/接收操作之外的频带的情况下检测发射/接收数据分组的失效。

在此rf系统的一个实施例中，为了控制转换到所述第三角色的时间点和/或从所述第三角色转换的时间点、和/或执行所述第三角色的持续时间和/或执行所述第三角色的工作周期，可以考虑到以下信息，特别是由所述rf系统的控制器装置考虑：

-用于向所述rf系统供电的电池，特别是具有所述rf系统的设备，例如汽车的电池的状态，例如以根据所述电池的充电状态增加或减少所述第三角色的持续时间和/或工作周期；

-一天中的某段时间，例如以根据一天中的某段时间的社会活动和/或rf活动的预定平均量来增加或减少所述第三角色的持续时间和/或工作周期，特别是增加所述第三角色在夜间的持续时间和/或工作周期；

-如由至少两个收发器节点装置接收到的rf活动量之间的关系，例如以增加或减少针对所述至少两个收发器节点装置的一部分的所述第三角色的持续时间和/或工作周期。例如，如果所述至少两个节点装置具有相同或几乎相同或类似的rf视图，则可以控制所述节点装置的一部分以增加其持续时间和/或所述第三角色的工作周期。

在此rf系统的一个实施例中，为了控制转换到所述第四角色的时间点和/或从所述第四角色转换的时间点、和/或执行所述第四角色的持续时间和/或执行所述第四角色的工作周期，可以考虑到以下信息，特别是由所述rf系统的控制器装置考虑：

-存在于所述rf系统的环境中和/或由所述rf系统在所述rf系统的环境中检测到的rf活动量，特别是如果存在和/或检测到的rf活动量很少或不存在，则减少收发器节点装置执行所述第四角色的持续时间和/或工作周期，或者如果存在和/或检测到大量rf活动，则增加收发器节点装置执行所述第四角色的持续时间和/或工作周期。

在此rf系统的一个实施例中，用于控制收发器节点装置承担所述第一角色的触发事件可以包括以下中的任一项：

-检测信号，所述信号在由rf测距会话所占据的rf频带之外，特别是蓝牙低能量(ble)信号或wifi信号，所述信号从属于所述rf系统的装置发射并且查询以发起新通信会话，特别是测距会话；

-检测从具有所述rf系统的设备，例如从汽车发送的低频信号；

-检测地理围栏屏障；

-检测物体在rf系统的环境中的运动。

在此rf系统的一个实施例中，能够执行所述第一角色的收发器节点装置可以包括能够执行以下的所述收发器节点装置：

发射对来自属于所述rf系统的另一装置的响应的查询；

等待响应，

如果接收到包括消息的响应，则处理所述消息和/或根据消息的内容采取行动；以及

如果直到发生超时仍未接收到响应，则增加错误计数器。

在此rf系统的一个实施例中，能够执行所述第一角色的所述收发器节点装置可以另外包括能够执行以下的所述收发器节点装置：

进一步增加所述错误计数器以检查是否超过了预定的最大错误计数；

如果超过所述最大错误计数，则转换到所述第三角色；以及

如果未超过所述最大错误计数，则发射对来自属于所述rf系统的另一装置的响应的进一步查询。

在此rf系统的一个实施例中，所述控制器装置可以能够定期地，特别是周期性地或根据预定的时间安排切换所述至少一个收发器节点装置，特别是属于所述rf系统的每个收发器节点装置的角色分配。

在此rf系统的一个实施例中，所述控制器装置可以能够执行以下中的至少一项：

-在至少两个，特别是所有收发器节点装置之间同步角色分配；

-为至少一个，特别是每个收发器节点装置限定所述节点装置应执行角色的持续时间和/或工作周期的模式，例如限定包括以下的工作周期模式：1％±0.5％执行所述第一角色；24％±12％执行所述第二角色；50％±25％执行所述第三角色；以及25％±13％执行所述第四角色，其中“％”是指工作周期相对于总操作时间的时间比例；

-为所述节点装置的每个角色的至少一个，特别是每个收发器节点装置设置rf参数配置；

-从执行所述第四角色的任何收发器节点装置接收对正在进行的通信会话执行扫描的结果；

-当在执行所述第一角色的任何收发器节点装置的测距会话期间侦听消息时，接收测距测量数据，特别是时间戳。

在所述rf系统的一个实施例中，所述rf系统可以用作超宽带rf系统，特别是作为基于超宽带的无钥匙进入系统。

根据本发明的第二示例性实施例示例，提供了一种用于操作rf系统，特别是rf测距系统的方法，所述rf系统例如用于控制安全的无钥匙汽车访问，其中所述rf系统具有多个收发器节点装置和与所述收发器节点装置中的每个收发器节点装置通信互联的控制器装置。所述方法包括以下操作步骤顺序1)到5)中的一个或多个。

根据顺序1)，所述方法包括：由所述收发器节点装置中的至少一个收发器节点装置在由所述控制器装置控制的相应时间段内承担以下角色中的每个角色：

-第一角色，所述第一角色包括侦听或应答来自活动通信会话，特别是测距会话的消息；

-第二角色，所述第二角色包括侦听新的通信会话，特别是测距会话；

-第三角色，所述第三角色包括保持空闲；以及

-任选地第四角色，所述第四角色包括扫描其它rf系统的正在进行的通信会话，特别是测距会话。

根据顺序2)，所述方法包括：在所述控制器装置控制下至少一个收发器节点装置：

-从所述第三角色切换到所述第一角色，并且从所述第一角色切换到所述第三角色；

-从所述第三角色切换到所述第二角色，并且从所述第二角色切换到所述第三角色；并且

-从所述第三角色切换到所述第四角色，并且从所述第四角色切换到所述第三角色。

根据顺序3)，所述方法包括子顺序3.1)、3.2)、3.3)和3.4)。

根据子顺序3.1)，为了在收发器节点装置中控制转换到所述第一角色的时间点和/或从所述第一角色转换的时间点、和/或执行所述第一角色的持续时间和/或执行所述第一角色的工作周期，考虑到以下信息中的至少一条信息：

-所接收信号的质量，特别是用于将具体通信会话仅分配给所述收发器节点装置的一部分的信号质量；

-如由至少两个收发器节点装置接收到的信号质量之间的关系；

-到在活动rf通信会话的另一端处操作的rf收发器装置的距离，特别是用于减少收发器节点装置的所述第一角色的持续时间和/或工作周期的距离，所述收发器节点装置位于较大距离处，特别是位于比预定距离更远的位置；

根据子顺序3.2)，为了在收发器节点装置中控制转换到所述第二角色的时间点和/或从所述第二角色转换的时间点、和/或执行所述第二角色的持续时间和/或执行所述第二角色的工作周期，考虑到以下信息中的至少一条信息：

-rf通信会话的一个或多个同步模式，所述rf通信会话在环境中进行并且特别是在执行所述第四角色期间已经由收发器节点装置检测到，特别是用于确定将在预期开始的新通信会话中使用的rf参数。

根据子顺序3.3)，为了在收发器节点装置中控制转换到所述第三角色的时间点和/或从所述第三角色转换的时间点、和/或执行所述第三角色的持续时间和/或执行所述第三角色的工作周期，考虑到以下信息中的至少一条信息、：

-用于向所述rf系统供电的电池，特别是具有所述rf系统的设备，例如汽车的电池的状态，例如以根据所述电池的充电状态增加或减少所述第三角色的持续时间和/或工作周期；

-一天中的某段时间，例如以根据一天中的某段时间的社会活动和/或rf活动的预定平均量来增加或减少所述第三角色的持续时间和/或工作周期，特别是增加所述第三角色在夜间的持续时间和/或工作周期；

-如由至少两个收发器节点装置接收到的rf活动量之间的关系，例如以增加针对所述至少两个收发器节点装置的一部分的所述第三角色的持续时间和/或工作周期。

根据子顺序3.4)，为了在收发器节点装置中控制转换到所述第四角色的时间点和/或从所述第四角色转换的时间点、和/或执行所述第四角色的持续时间和/或执行所述第四角色的工作周期，考虑到以下信息中的至少一条信息：

-存在于所述rf系统的环境中和/或由所述rf系统在所述rf系统的环境中检测到的rf活动量，特别是如果存在和/或检测到的rf活动量很少或不存在，则减少收发器节点装置执行所述第四角色的持续时间和/或工作周期，或者如果存在和/或检测到大量rf活动，则增加收发器节点装置执行所述第四角色的持续时间和/或工作周期。

根据顺序4)，所述方法包括：所述控制器装置定期地，特别是周期性地或根据预定的时间安排切换所述至少一个收发器节点装置，特别是属于所述rf系统的每个收发器节点装置的角色分配。

根据顺序5)，所述方法包括描述所述控制器装置的控制操作的子顺序5.1)、5.2)、5.3)、5.4)和5.5)。

根据子顺序5.1)，所述控制器装置在至少两个，特别是所有收发器节点装置之间执行对角色的同步分配。

根据子顺序5.2)，所述控制器装置为至少一个，特别是每个收发器节点装置限定所述节点装置应执行角色的持续时间和/或工作周期的模式，例如限定包括以下的工作周期模式：1％±0.5％执行所述第一角色；24％±12％执行所述第二角色；50％±25％执行所述第三角色；以及25％±13％执行所述第四角色，其中“％”是指工作周期相对于总操作时间的时间比例。

根据子顺序5.3)，所述控制器装置为所述节点装置的每个角色的至少一个，特别是每个收发器节点装置设置rf参数配置。

根据子顺序5.4)，所述控制器装置从执行所述第四角色的任何收发器节点装置接收对正在进行的通信会话执行扫描的结果。

根据子顺序5.5)，当在执行所述第一角色的任何收发器节点装置的测距会话期间侦听消息时，所述控制器装置接收测距测量数据，特别是时间戳。

根据本发明的第三示例性实施例示例，提供了一种软件程序或存储软件程序的机器可读存储介质，当在如处理器、微处理器、控制装置、电子控制单元(ecu)、车身控制单元(bcu)或计算机等数据处理系统上运行时，所述软件程序或机器可读存储介质用于控制或执行根据本发明的第二示例性实施例示例所述的方法。

附图说明

在下文中，参照以下附图详细地描述了本发明的示例性实施例示例。

图1示出了根据本发明的实施例示例的rf系统，所述rf系统包括多个收发器节点装置、控制器装置和便携式rf收发器装置(即，钥匙坠)。

图2示出了根据本发明的实施例示例的状态机的示意图，所述状态机包括rf系统中的收发器节点装置的角色。

图3示出了根据本发明的实施例示例的示出rf系统中的所接收信号的振幅相对于时间的示意图。

图4示出了根据本发明的实施例示例的状态机的示意图，所述状态机实施rf系统中的收发器节点装置的角色中的一种角色。

不同附图中的类似或相似的部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

在参照附图描述本发明的示例性实施例示例之前，仍应解释如由诸位发明人提出的本发明的一些一般方面。

已经针对rf系统的使用情况开发了本发明的方面，所述rf系统是例如基于超宽带的rf测距系统，所述rf测距系统是用于汽车的安全无钥匙进入系统的一部分。

在这种使用情况下，超宽带rf测距能够准确地确定钥匙坠扣与汽车之间的距离(或范围)。无钥匙汽车进入系统的这种精确测距还可以用于添加新特征，如仅打开钥匙坠旁边的门或使汽车的设置适应多个用户中的每个用户，例如驾驶员和乘客的座位以及反射镜定位、空调等。

为了实现这种新特征，要求汽车能够同时确定多个钥匙坠和装置的位置，由此假设驾驶员和乘客都具有与汽车配对的钥匙坠或其它装置。为了允许这种新特征，汽车测距系统必须能够同时满足以下要求：

·使用多个钥匙坠或装置同时执行测距会话；

·侦听潜在的新测距会话；以及

·确定哪些rf参数将为新测距会话带来最佳的服务质量(qos)。

对于具有rf测距的汽车无钥匙进入系统，汽车上将存在多个收发器节点装置(收发器)，例如通常处于汽车的每个拐角处的至少一个收发器节点装置和处于汽车的顶部处的一个收发器节点装置。

为了实现这种新特征，根据本发明的一方面，提出了将不同的角色分配给每个收发器节点装置。角色分配可以在例如在特殊控制装置中实施的控制实例的控制下进行切换。每个节点将在以下不同角色之间轮换：

·角色1：侦听或回答来自活动测距会话的消息：

ο在活动会话中，因为使用了发射和接收的定期调度，所以发射/接收的时间安排是公知的。通常，此调度将在持续时间大约为100毫秒的测距更新周期期间包括大约1毫秒的若干时隙。在本文中，表述测距更新周期应理解为包括一轮测距测量，例如到汽车上的每个收发器节点装置的一个钥匙坠范围。

ο单独的测距会话不一定彼此对齐或同步。

·角色2：侦听新的测距会话：

ο新测距会话的rf参数可能已知或未知；例如，可以通过监测正在进行的会话中所使用的rf参数来确定rf参数，目的是避免冲突或类似的认证密钥和加密密钥的使用。

ο由于无法预见新会话的时间安排，因此此角色2的长度将长于角色1的长度，例如典型地100毫秒。

·角色3：保持空闲状态，特别是为了节省电力。

·角色4：扫描其它rf系统的正在进行的会话：

ο如在本公开的下文中另外描述的，这将有助于确定新测距会话的优选rf参数。

可以定期切换收发器节点装置的角色分配。

本发明需要对汽车侧面的rf测距系统(或访问控制系统的门/收费站)进行另外的控制。为了决定如何将不同的角色分配给不同的收发器节点装置，汽车侧面的rf测距系统的控制器装置将必须考虑以下信息。

·鉴于控制针对收发器节点装置的角色1分配，应注意的是，正在进行的测距会话具有众所周知的定时和高优先级。在此前提下：

ο如图3中所示出的，信号的质量度量可以用于仅向收发器节点装置的一部分分配具体会话，例如在无障碍的环境中，根据信号的质量度量，汽车同一侧上的节点装置将可能从中线上存在的发射器接收相同的信号。

ο当确定钥匙坠的远距离时，一些收发器节点装置可能减少侦听工作周期，因为粗略确定钥匙坠位置对于系统就足够。

·鉴于控制针对收发器节点装置的角色2分配，注意，在侦听和等待新的测距会话时，取决于系统实施方案，汽车可能会意识到或可能不会意识到新会话将很快开始，并且将在新会话中使用rf参数。

·鉴于控制针对收发器节点装置的角色3分配，认识到可以根据以下增加/减少空闲模式的工作周期：

ο汽车的电池状态

ο一天中的某段时间：可以假设新的测距会话不太可能在夜间开始，例如在凌晨2点，而在白天，特别是例如在工作日下午5点左右的工作结束时间。人工智能可能用于确定角色控制的汽车以及处于角色控制的汽车例如定期进入的环境中的汽车的使用模式。

ο如果收发器节点装置中的一些收发器节点装置看起来具有相同或接近相同的rf视图，则节点装置的一部分可能会增加其空闲时间(角色3)的工作周期。

·鉴于控制针对收发器节点装置的角色4分配，即扫描其它rf系统的正在进行的会话，可以对以下进行识别：

ο如果检测到安静的rf邻域，则可以减小此侦听(角色4)的工作周期。

ο如果检测到很多活动，则可以增加此侦听的工作周期，以确保检测到其它汽车的正在进行的会话。

图1示出了根据本发明的实施例示例的rf系统100，所述rf系统100包括多个收发器节点装置110、112、114、116、118、120、控制器装置134和便携式rf收发器装置(即，钥匙坠106)。

rf系统100被实施为安装在汽车104中的rf测距系统102。多个钥匙坠106(图1中示出了钥匙坠106中的一个)与汽车104相关联，或者换言之与汽车104配对，因为认证密钥在钥匙坠106与汽车104之间共享。

汽车104包括如本领域已知的用于控制安装在汽车104上的多个系统和功能的车身控制单元(bcu)132。bcu132包括汽车侧远程链路接口138，所述汽车侧远程链路接口138可以并入到如安全元件(se)或嵌入式安全元件(ese)等安全集成电路中，并且被配置成操作(即，建立、进行和终止)到位于汽车附近的钥匙坠106的无线链路。汽车104上的车身控制单元132与钥匙坠106之间的无线链路被实施为任何“带外”信道(其中“带外”是指处于被rf测距会话所占用的rf频带之外)，特别是被实施为rf链路、lf链路、ble(蓝牙低能量)链路和wifi链路中的一个或多个。为此，钥匙坠106包括作为汽车侧远程链路接口138的对应物的钥匙坠侧远程链路接口140。汽车104(特别是汽车侧远程链路接口132)可以经由无线rf/lf/ble链路发射例如信标信号，以便对钥匙坠106进行轮询或查询和/或发起与位于汽车104附近的钥匙坠106的测距会话。位于汽车104附近的钥匙坠106(特别是钥匙坠侧远程链路接口140)可以响应于通过轮询/查询信号所请求的查询接收信号或数据并且例如经由无线rf/lf/ble链路将所述查询接收信号或数据传输到汽车侧远程链路接口132。在本文中，表述“汽车附近”与无线rf/lf/ble链路的传输范围有关，并且是指这样一种区域，在所述区域内，通过汽车侧远程链路接口138发送的无线rf/lf/ble信号可以由钥匙坠侧远程链路接口140安全接收，并且反之亦然。ble传输的载波频率为大约2.5ghz。典型的lf系统(即基于rssi(接收信号强度指示器)的系统)可以在大约22khz或大约125khz的频率下操作，后者更为常见。

通常，当被实施为uwbrf测距系统102时，rf系统100(rf测距系统102)包括安装在汽车104上的至少四个收发器节点装置(即处于汽车104的每个拐角处的第一收发器节点装置110、第二收发器节点装置112、第三收发器节点装置114和第四收发器节点装置116)以及处于汽车104的顶部处的第五收发器节点装置118。一个或多个另外的收发器节点装置120可以例如安装在汽车104上的暴露位置处。非uwbrf系统通常包括较少的节点装置。例如，uhf系统通常可以包括处于汽车104上的一个节点装置。ble(或wifi)系统一般包括两个节点装置。

收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的每一个收发器节点装置能够操作(即建立、进行和终止)与和汽车相关联(或配对)的钥匙坠106的rf连接，特别是uwb(超宽带)rf连接。为此，收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的每一个收发器节点装置具有节点装置侧rf天线126，并且与汽车104相关联的钥匙坠106中的每个钥匙坠具有钥匙坠侧rf天线142。rf天线126、142能够彼此发射和接收uwbrf信号。

根据美国联邦通信委员会(fcc)给出的定义，超宽带(uwb)是指带宽超过500mhz或算术中心频率的20％中的较小者的无线电技术。2002年2月14日，fcc报告和命令授权在未经许可的情况下可在3.1ghz到10.6ghz的频率范围内使用uwb。

收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的每个收发器节点装置能够承担多个角色210、220、230、240中的每个角色：第一角色210，所述第一角色210包括侦听或应答来自活动通信会话，特别是测距会话的消息；第二角色220，所述第二角色220包括侦听新的通信会话，特别是测距会话；第三角色230，所述第三角色230包括保持空闲，特别是对于安全电源；以及第四角色240，所述第四角色240包括扫描其它rf系统的正在进行的通信会话，特别是测距会话。

图2中示出了第一角色210、第二角色220、第三角色230和第四角色240以及这些角色之间的预期的切换或转换。

图2示出了根据本发明的实施例示例的状态机200的示意图，所述状态机200包括rf系统100中的收发器节点装置110、112、114、116、118、120的角色210、220、230、240。

角色之间的切换或转换在图2所示出的状态机200中通过弯曲箭头来指示。可以在可控时间点实现从收发器节点装置的角色210、220、230、240中的任一个角色到同一收发器节点装置的角色中的另一角色的切换或转换。执行角色中的任一个角色的持续时间可以在可控时间段和/或可控工作周期内实现。对针对收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的每一个收发器节点装置的转换到第一角色210、第二角色220、第三角色230、第四角色240中的任一个角色的时间点和/或从第一角色210、第二角色220、第三角色230、第四角色240中的任一个角色转换的时间点、和/或执行第一角色210、第二角色220、第三角色230、第四角色240中的任一个角色的持续时间和/或执行第一角色210、第二角色220、第三角色230、第四角色240中的任一个角色的工作周期的控制由控制器装置134实现。

为此，收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的每一个收发器节点装置都经由有线节点链路总线122和外部网关ecu(ege)128(即，电子控制单元(ecu))与控制器装置134通信互连，所述ege128控制并促进与车载网络链路130的总线间连接，bcu132也连接到所述车载网络链路130。车载网络链路130可以被实施为如在汽车工业中众所周知的can(控制器局域网)总线或以太网连接。有线节点链路总线122可以被实施为例如在汽车工业中众所周知的can(控制器局域网)总线或lin(本地互连网络)总线。为了实现与节点链路总线122的连接，收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的每一个收发器节点装置和控制装置134具有其自己的链路总线接口124，所述链路总线接口124通过导线连接到节点链路总线122。收发器节点装置110、112、114、116、118、120可以包括多个无线收发器，其中提供每个收发器以解决不同的无线电标准。

在可控时间点，例如在控制器装置134的控制下，收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的每一个收发器节点装置能够从第三角色230(空闲状态)切换到第一角色210，并且能够从第一角色210切换回第三角色230。同样，每个收发器节点装置110、112、114、116、118、120能够从第三角色230切换到第二角色220，并且能够从第二角色220切换回第三角色230。另外，类似地，每个收发器节点装置110、112、114、116、118、120能够从第三角色230切换到第四角色240，并且能够从第四角色240切换回第三角色230。第二角色220与第四角色240之间的区别可以是任选的。特别地，在实践中，第二角色220和第四角色240可以处于相同的装置状态。

从第二角色220直接切换到第四角色240或在相反方向上从第四角色240直接切换到第二角色220通常将较少发生或不太可能发生，因为本发明的目标之一是节省电力，这有利于转换到第三角色230(或空闲模式)。因此，在图2的状态机200中通过虚线(间断线)箭头示出了这种转换。尽管第二角色220与第四角色240之间的直接转换可能发生在角色分配计划中，但是其中收发器节点装置被控制为依次“轮换”通过角色210、220、230、240中的所有角色。再次，第二角色220与第四角色240之间的区别可以是任选的。

简而言之，为了总结图1所示出的rf系统100的架构，控制器装置134与每个收发器节点装置110、112、114、116、118、120通信互连，并且能够控制每个收发器节点装置110、112、114、116、118、120的角色210、220、230、240分配。特别是，控制器装置134能够控制收发器节点装置110、112、114、116、118、120承担角色210、220、230、240中的一个角色的时间点、和/或执行角色210、220、230、240的持续时间和/或执行角色210、220、230、240的工作周期。

控制器装置134可以能够定期切换属于rf系统100的每个收发器节点装置110、112、114、116、118、120的角色分配。可以通过周期性切换或根据预定的时间安排进行切换来实现规律性。

例如，控制器装置134可以能够为至少一个(特别是每个)收发器节点装置110、112、114、116、118、120限定节点装置应执行角色的持续时间和/或工作周期的模式。例如，控制器装置134可以限定包括以下的工作周期的模式：

-1％±0.5％执行第一角色210；

-24％±12％执行第二角色220；

-50％±25％执行第三角色230；以及

-25％±13％执行第四角色240。

在本文中，“％”是指工作周期相对于rf系统100的总操作时间的时间比例。

角色分配定期切换的一个实施例可以是，控制器装置134连续但同步地切换收发器节点装置的角色，目的是优化监控覆盖范围和功耗。例如，控制器装置134可以例如以这种方式控制所述多个收发器节点装置110、112、114、116、118、120的角色分配：i)收发器节点装置中的至少一个收发器节点装置总是在汽车104的一侧侦听新的测距会话(即，执行第二角色220)；以及ii)收发器节点装置中的仅一个收发器节点装置扫描rf空间(即，执行第四角色240)一次。

到新配置的切换可以是按节点级别或按控制器级别所决定的切换。例如，如果节点检测到开始新的测距周期的新钥匙坠，则所述节点将在此测距周期进行同步并且然后向控制器发出警报。控制器然后将更新其它节点装置，使得所述节点装置也在此新测距周期同步。

控制器装置134还能够响应于触发事件而切换每个收发器节点装置110、112、114、116、118、120的角色分配。这种触发事件可以发生在汽车104中、或汽车外部和/或rf系统100的外部。

例如，用于控制收发器节点装置110、112、114、116、118、120承担第一角色210的触发事件包括以下中的任一项：i)检测信号，所述信号在由rf测距会话所占据的rf频带之外，特别是蓝牙低能量(ble)信号或wifi信号，所述信号从属于rf系统100的装置发射并且查询以发起新通信会话，特别是测距会话；ii)检测从具有rf系统100的设备，例如从汽车104发送的低频信号；iii)检测地理围栏屏障；以及iv)检测物体在rf系统100的环境中的运动。

控制器装置134可以能够执行以下中的至少一项：

1.在至少两个，特别是所有收发器节点装置110、112、114、116、118、120之间同步角色分配；

2.为所述节点装置的每个角色210、220、230、240的至少一个，特别是每个收发器节点装置110、112、114、116、118、120设置rf参数配置；

3.从执行所述第四角色240的任何收发器节点装置110、112、114、116、118、120接收对正在进行的通信会话执行扫描的结果；

4.当在执行第一角色210的rf测距系统102的任何收发器节点装置110、112、114、116、118、120的测距会话期间侦听消息时，接收测距测量数据，特别是时间戳。

关于第一角色210，为了控制转换到第一角色210和/或从所述第一角色210转换的时间点、和/或执行所述第一角色210的持续时间和/或执行所述第一角色210的工作周期，控制装置134可以至少考虑以下信息：

i)所接收信号的质量，例如参见图4。如果信号质量“良好”，则这可能会导致控制rf测距系统102，使得具体通信会话仅分配给收发器节点装置110、112、114、116、118、120的一部分；

ii)如由至少两个收发器节点装置110、112、114、116、118、120接收到的信号质量之间的关系；

iii)如由至少两个收发器节点装置110、112、114、116、118、120接收到的干扰信号的质量；

iv)与所述rf系统100的自身消息和来自其它rf系统的干扰消息之间的冲突有关的信息；

v)到在活动rf通信会话的另一端处操作的rf收发器装置106的距离108。例如，如果rf收发器装置或钥匙坠106位于距rf测距系统102较大距离108处，特别是位于距rf测距系统102的距离比预定距离更远的位置，则这可能会导致控制收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的至少一个收发器节点装置减小第一角色210的持续时间和/或工作周期，因为出于控制对汽车104的访问的目的，对于rf测距系统102而言，粗略确定到“距离较远的”钥匙坠106的距离108就足够了。

鉴于控制针对收发器节点装置的角色1分配，应注意的是，正在进行的测距会话具有众所周知的定时和高优先级。在此前提下，如图3所示出的，信号的质量度量可以用于仅向收发器节点装置的一部分分配具体会话。下文将参考图3解释评估信号质量的概念。

例如，如果基于所接收信号的质量来判断钥匙坠106与汽车104之间是否存在无障碍的环境，则布置在汽车同一侧(例如，图1中汽车104的左侧)的收发器节点装置(例如，图1中的节点装置110和112)将可能根据信号的质量度量和飞行时间从存在于中线(用于对此表达进行说明，参见下文)上的rf发射器(例如，图1中的钥匙坠106)接收相同的信号。

图3示出了根据本发明的实施例示例示意性地示出在rf系统100，特别是基于超宽带(uwb)技术的rf系统中的所接收信号的振幅a相对于时间t的示意图300。沿振幅轴302(即，图3中的竖直轴)测量所接收信号的振幅a，并且沿时间轴304(即，图3中的水平轴)测量演变时间t。在图300中，示出了第一信号306的走向，所述第一信号306表示如在针对发射信号的接收器处测量的发射信号的振幅。图3中还示出了第二信号308的走向，所述第二信号308表示如在信号的发射器处测量的返回信号的振幅。在图3中绘制了相对于公共信号振幅基线310的第一信号306和第二信号308。仍另外，在图300中，示出了预定信号振幅阈值312，可以相对于所述信号振幅阈值312确定检测到的信号的质量。

在图3所示出的示例中，如果汽车104上的收发器节点装置(例如，图1中的节点装置110)发射超宽带rf脉冲信号以查询可能存在于发射的rf脉冲信号的发射范围内的钥匙坠106，则信号线306可以表示如由存在于发射信号(例如，图1中的钥匙坠106)的发射范围内的钥匙坠接收到的发射信号的振幅，并且信号线308可以表示在由钥匙坠106重新发射由钥匙坠106接收到的信号306之后如由收发器节点装置110接收到的返回信号的振幅。

另外，在图3的图300所示出的示例中，如果第一信号306的峰值远超过预定振幅阈值312，则可以确定信号306的质量为“良好”。如果第一信号306(在发射信号已经行进距离108一次之后在钥匙坠106处接收)的峰值的(正)高度与第二信号308(在发射信号已经行进距离108两次之后在节点装置110处接收)的峰值的(负)高度相比非常强，则可以确定环境(包括钥匙坠106与节点装置110之间的区域)不受阻碍。如果用户将钥匙坠106例如携带在其后兜中，即如从汽车104上的节点装置110中所看到的在用户的身体背面，则由于用户身体造成的衰减，反射信号的振幅将更强。

另外，在图3的图300中所示出的示例中，如果在正在进行的rf测距会话中(即，通过至少一个执行第一角色的收发器节点装置)，则检测到一个或多个钥匙坠仅存在于汽车的一侧，例如在图1中，钥匙坠106处于汽车104的左侧，控制器装置134可以确定位于汽车104的另一侧(例如，在图1的右侧)的收发器节点装置114和116不侦听(即，执行第一角色210)这些正在进行的rf测距会话，并且根据角色分配可能继续，除非或直到例如检测到用户朝该侧移动或检测到另一钥匙坠接近为止。

在信号质量判断结果的示例中，表述“中线”是指布置在汽车同一侧(例如，在图1中，节点装置110和112布置在汽车104的左侧处)的收发器节点装置检测到所接收信号的类似强度和类似传飞行时间的情况，可以确定钥匙坠与节点装置110、112两者等距。鉴于这种确定，可以由控制器装置134确定两个节点装置110和112不需要参与和一个钥匙坠106有关的相同的测距会话(即，执行第一角色210)。控制器装置134还可以根据以下假设进行编程：钥匙坠将更有可能朝汽车的驾驶员门移动(或由移动用户移动)，而非朝汽车的任何其它门移动。

如上所述，超宽带(uwb)是指带宽超过500mhz或算术中心频率的20％中的较小者的无线电技术。uwb的载波频率范围可以为3.1ghz到10.6ghz。如图3中所示出的，作为第一信号406和第二信号408的一部分的uwb脉冲通常仅2ns宽；这使得uwb测距对多路径反射具有高度免疫力，因为其它反射信号由于其较窄的脉冲宽度而不太可能相互影响。测距会话通常将持续100毫秒。因此，空闲模式(第三角色230)的持续时间通常将为该值(即100毫秒)的分数或倍数。

测距周期通常将在10hz或更小频率下发生。因此，角色切换通常将在10毫秒的倍数处发生。

使用这种定时，控制器装置134根据上文所提到的实施例示例限定包括以下的工作周期的模式：

-1％±0.5％执行第一角色210；

-24％±12％执行第二角色220；

-50％±25％执行第三角色230；以及

-25％±13％执行第四角色240，

其中“％”是指工作周期相对于rf系统100的总操作时间的时间比例，也可以用在持续时间中测量的模式来表示，其中“％”被替换为“毫秒”。

因此，控制器装置134可以限定包括以下的工作周期的模式：

-1毫秒±0.5毫秒执行第一角色210；

-24毫秒±12毫秒执行第二角色220；

-50毫秒±25毫秒执行第三角色230；

-25毫秒±13毫秒执行第四角色240；

或者这些持续时间的倍数。

关于第二角色220，为了控制转换到第二角色220和/或从所述第二角色220转换的时间点、和/或执行所述第二角色220的持续时间和/或执行所述第二角色220的工作周期，控制器装置134可以考虑以下信息：rf通信会话的一个或多个同步模式，所述rf通信会话在环境中进行并且特别是在执行所述第三角色230期间已经由收发器节点装置110、112、114、116、118、120检测到。基于所检测到的同步模式和正在进行的rf通信会话的rf参数，例如可以确定将在即将开始的新通信会话中使用的rf参数，特别是以这种方式来选择新通信会话的同步模式和其它rf参数，所述同步模式和其它rf参数未在正在进行的通信会话中使用。此外，控制器装置134还可以考虑先前的无线分组冲突事件，即在不主动扫描正常发射/接收操作之外的频带的情况下检测发射/接收数据分组的失效。

关于第四角色240，为了控制转换到第四角色240和/或从所述第四角色240转换的时间点、和/或执行所述第四角色240的持续时间和/或执行所述第四角色240的工作周期，控制器装置134可以考虑以下信息：存在于所述rf系统100的环境中和/或由所述rf系统100在rf系统100的环境中检测到的rf活动量。特别是，如果存在和/或检测到rf活动量很少或不存在，则这可能导致减少收发器节点装置110、112、114、116、118、120执行第四角色240的持续时间和/或工作周期。相反，如果存在和/或检测到大量的rf活动，则这可能导致增加收发器节点装置110、112、114、116、118、120执行第四角色240的持续时间和/或工作周期。

例如，如果在当前rf系统100的附近检测到其它rf系统的rf通信会话，则可以确定这些会话的同步模式和rf参数，并且然后将其用于引导当前rf系统100的新通信会话的同步模式和rf参数，可以预期或计划很快开始所述新通信会话。特别是，可以以选择新通信会话的同步模式和其它rf参数的这种方式来控制这种引导，所述同步模式和其它rf参数未在其它rf系统的检测到的通信会话中使用。再次，在这种情况下，也可以考虑先前的无线分组冲突事件，即在不主动扫描正常发射/接收操作之外的频带的情况下检测到发射/接收数据分组的失效。

关于第三角色230，为了控制转换到第三角色230和/或从所述第三角色230转换的时间点、和/或执行所述第三角色230的持续时间和/或执行所述第三角色230的工作周期，控制器装置134可以考虑以下信息：

1.用于向所述rf系统供电的电池，特别是具有所述rf系统100的设备，例如汽车104的电池的状态。例如，这可能导致根据所述电池的充电状态增加或减小第三角色230的持续时间和/或工作周期。

2.一天中的某段时间。例如，这可能导致根据一天中的某段时间的社会活动和/或rf活动的预定平均量增加或减小第三角色230的持续时间和/或工作周期。特别是，可以在夜间增加第三角色230的持续时间和/或工作周期。

3.如由至少两个收发器节点装置110、112、114、116、118、120接收到的rf活动量之间的关系。例如，这可能导致增加或减小针对所述至少两个收发器节点装置110、112、114、116、118、120的一部分的第三角色230的持续时间和/或工作周期。例如，如果所述至少两个节点装置具有相同或几乎相同或类似的rf视图，则可以控制所述节点装置的一部分以增加其持续时间和/或空闲状态(第三角色230)的工作周期。

控制器装置134可以被实施为例如车身控制单元132的一部分。可替换的是，控制器装置134可以被实施为单独的单元，所述单独的单元直接或间接地通信耦合到节点链路总线122。例如，控制器装置134可以直接通信耦合到图1中的外部网关ecu128，并且从而间接耦合到节点链路总线122。

对所述收发器节点装置的角色分配的控制的至少一部分可以不在中央控制器装置134中实施。而是，可以在节点装置级别上实施对收发器节点装置110、112、114、116、118、120的角色分配的控制的至少一部分。

到新角色分配的切换可以是按节点装置级别或按控制器装置级别所决定的切换。例如，如果收发器节点装置110、112、114、116、118、120中的一个收发器节点装置检测到新的钥匙坠106开始新的rf测距会话，则此节点装置将在此新的测距会话上进行同步，并且随后向控制器装置134发出警报。控制器装置134然后可以更新其它收发器节点装置，使得它们也在此新测距会话上同步。

图4示出了根据本发明的实施例示例的状态机400的示意图，所述状态机400实施rf系统100中的收发器节点装置110、112、114、116、118、120的第一角色210。

在一个实施例示例中，在收发器节点装置110、112、114、116、118、120中，如图4中所示出的，可以实施第一角色210以包括以下步骤：节点装置实现从空闲状态/第三角色230转换，并且在410处发射查询以从属于rf系统100的另一装置接收响应。此后，在420处，节点装置等待响应。如430处所示，如果接收到包括消息的响应，则在440处，节点装置根据所述消息的内容来处理所述消息和/或采取行动。否则，如450处所示，如果直到超时发生都没有接收到响应，则节点装置在460处实现增加错误计数器。另外，除在460处增加错误计数器之外，在rf系统100中，在470处检查是否超过了预定的最大错误计数。如果超过最大错误计数，则如在480处用“是”所指示的，节点装置装转换到第三角色230。否则，如果未超过最大错误计数，则如在490处用“否”所指示的，节点装置返回到410，并且发射对来自属于rf系统100的另一装置的响应的进一步查询。

补充地，应当注意，“具有”或“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一个或一种(a或an)”不排除多个。另外，应当注意，上文已经参考上述实施例示例中的一个实施例示例所描述的特征或步骤也可以与上文已经描述的其它实施例示例的其它特征或步骤组合使用。权利要求中的附图标记不应解释为限制性的。

附图标记列表

100rf系统

102rf测距系统

104汽车

106钥匙坠

108距离

110第一收发器节点装置

112第二收发器节点装置

114第三收发器节点装置

116第四收发器节点装置

118第五收发器节点装置

120另外的收发器节点装置

122节点链路总线

124节点链路接口

126rf天线(节点装置)

128外部网关ecu(ege)

130网络链路

132车身控制单元

134控制器装置

136网络链路接口

138汽车侧远程链路接口

140钥匙坠侧远程链路接口

142rf天线(钥匙坠)

144命令按钮(钥匙坠)

200角色的状态机

210第一角色，r1

220第二角色，r2

230第三角色，r3

240第四角色，r4

300振幅相对于时间图

302振幅轴

304时间轴

306接收器处的发射信号(第一信号)

308发射器处的返回信号(第二信号)

310振幅基线

312振幅阈值

400第一角色的状态机

410发射查询

420等待响应

430接收到的响应

440处理信息、采取行动等

450超时

460增加错误计数器

470是否超过错误计数？

480是

490否。