DE10045776C2

DE10045776C2 - Verfahren zum Bestimmen der Position eines Objekts und Verfahren zum Steuern eines Zugangs zu einem Objekt oder einer Benutzung des Objekts, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10045776C2
Application number: DE10045776A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Kamlah
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2020-09-16
Also published as: US6965296B2; FR2814243B1; FR2814243A1; DE10045776A1; US20020067250A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zugangskontroll- und Benutzungs berechtigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbeg riff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus DE 198 11 572 C1 bekannt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern eines Zugangs zu einem Kraftfahrzeug oder einer Be nutzung des Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2.

Aus der Seefahrt sind Funknavigationssysteme, beispielsweise das LORAN-System (Long Range Navigation), bekannt. Bei diesen werden von mehreren ortsfesten Stationen Impulse oder Signale zu feststehenden Zeitpunkten ausgesendet. In einem Empfänger, beispielsweise einem Schiff, werden aus dem Signallaufzeit differenzen der empfangenen Signale die Position des Schiffes bestimmt.

Die Genauigkeit der Positionsbestimmung liegt allerdings in einem Ungenauigkeitsbereich von mehreren 100 Metern. Ein ge naueres System zum Bestimmen der Position ist das bekannte GPS-System (Global Positioning System), bei dem von Satelli ten zusätzlich noch Zeitinformationen einer hochgenauen Uhr ausgesendet werden.

GPS-Systeme können jedoch nicht verwendet werden, wenn die Position eines Objekts bestimmt werden soll, das sich bei spielsweise innerhalb eines Gebäude oder eines Kraftfahrzeugs befindet, da die Signale der Satelliten bereits durch kleine Gegenstände abgeschattet werden.

Um die Position eines Objekts innerhalb eines Gebäudes zu bestimmen, ist ein dem LORAN-System ähnliches System bekannt (Matthew S. Reynolds: "A Phase Measurement Radio Positioning System for Indoor Use", M. I. T., February 3, 1999). Dort wird die Position in einem Gebäude mit Hilfe von Laufzeitmessun gen, ähnlich dem LORAN-System, bestimmt. Die Sender senden dabei sinusförmige Signale niederfrequent aus. Durch Lauf zeitdifferenzen wird die Position bestimmt.

Wenn die Position genau bestimmt werden soll, sind bei den bekannten Systemen viele Sendestationen notwendig, die je weils Signale aussenden. Dann kann eine räumliche Position bestimmt werden. Für eine genauere Positionsbestimmung sind zusätzliche Korrektursignalsender notwendig, wie sie bei spielsweise beim DGPS (Differentielles GPS) notwendig sind.

Aus DE 41 07 116 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen des Standorts eines mobilen Rundfunkempfängers bekannt. Dabei senden wenigstens drei ortsfeste Sender Signale aus, deren relativer Einfallswinkel ermittelt werden. Aus den Einfalls winkeln und den übermittelten Standort-Koordinaten der Sender kann dann die Position des mobilen Rundfunkempfängers über trigonometrische Funktionen berechnet werden. Dieses Verfah ren ist nur für Rundfunksignale geeignet und zudem sehr unge nau in seiner Positionsauflösung.

Aus DE 197 38 323 C1 ist ein Zugangskontroll- und Benutzungs berechtigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem der Ort, an dem sich ein mit einem Chip versehener Code geber befindet, lokalisiert werden kann, indem der Codegeber von einem fahrzeugfesten Sender mit einem Suchsignal ange sprochen wird und darauf mit einem Anzeigesignal antwortet. Zusätzlich kann der Codegeber mittels eines fahrzeugfesten Senders/Empfängers geortet werden und die Ortsinformation kann von einer fahrzeugfesten Anzeigeeinrichtung angezeigt werden.

Aus DE 197 18 423 A1 ist ein tragbarer Codegeber bekannt, der dreidimensionale Felder empfangen kann. Hierzu weist der Codegeber drei Spulen auf, die jeweils senkrecht zueinander an geordnet sind und somit eine Empfangscharakteristik im we sentlichen in je eine Raumrichtung aufweisen. Somit können sicher Signale einer Sendeantenne empfangen werden, wenn sich der Signalempfänger innerhalb der Reichweite der Sendeantenne befindet. Dies ist unabhängig von der Winkellage des Signal empfängers bezüglich der Sendeantenne.

Aus DE 198 46 803 C1 ist ein Zugangskontroll- und Benutzungs berechtigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem von fahrzeugseitigen Sendern Abfragesignale zu einem Co degeber ausgesendet werden und daraufhin Antwortsignal zum Fahrzeug zurückgesendet werden. Die Signallaufzeitdifferenz zwischen den Abfragesignal und den Antwortsignalen wird be stimmt und ausgewertet. Durch sukzessive bidirektionale Sig nalübertragung zwischen zwei fahrzeugseitigen Sende- und Emp fangseinheiten und dem Codegeber wird die Position des Code gebers ermittelt. Bei dieser Zugangskontrolleinrichtung wird die Signallaufzeit zwischen Fahrzeug und Codegeber und zurück zum Fahrzeug benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Position eines berechtigten Codegebers, über den der Zugang zu einem Kraft fahrzeug oder die Benutzung des Kraftfahrzeugs bewerkstelligt wird, sicher zu bestimmen.

Dieses Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Zu gangskontroll- und Benutzungsberechtigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der Merkmale von Patentanspruch 1 oder durch ein Verfahren zum Steuern eines Zugangs zu einem Kraft fahrzeug oder einer Benutzung des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruch 2 gelöst.

Dabei wird die Position eines Codegebers bezüglich eines Kraftfahrzeugs einerseits durch Signallaufzeiten und anderer seits durch Ermitteln einer Richtung, aus der Abfragesignal empfangen werden, ermittelt. Für den Zugang zu einem verschlossenen Kraftfahrzeug oder eine Benutzung eines Kraft fahrzeugs ist es notwendig, dass die Position eines die Be rechtigung nachweisenden Codegebers innerhalb eines vorgege benen Aufenthaltsbereichs liegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Zugangskontroll- und Fahrberechtigungseinrich tung für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2A bis 2C Signalverläufe von gesendeten Signalen,

Fig. 3A bis 3C Signalverläufe von empfangenen Signalen,

Fig. 4 Blockschaltbild eines tragbaren Codegebers für die Zugangskontroll- und Fahrberechtigungseinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 ein Feldlinienbild eines durch eine Sendeantenne er zeugten Magnetfelds am Ort einer Empfangsantenne und

Fig. 6 eine räumliche Darstellung eines Feldvektors.

Ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Objekts wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels bei einer Zu gangskontroll- und Fahrberechtigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug näher erläutert. Ein Benutzer möchte mit Hilfe eines eine Berechtigung nachweisenden Objekts (hier ein Code geber) Zugang zu einem versperrten Objekt (hier Kraftfahr zeug) bekommen oder das Objekt in seiner Benutzung freigeben lassen (in dem Fall die Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs lö sen und das Kraftfahrzeug fahren). Hierzu wird bei der Erfin dung die Position des beweglichen, ortvariablen Objekts (hier Codegeber) exakt bestimmt.

Hierzu sind in einem Kraftfahrzeug mehrere Antennen 1 bis 5 (Fig. 1) räumlich verteilt angeordnet. Die Antennen 1-5 sind jeweils mit einer nicht dargestellten Sendeeinheit und einer Steuereinheit verbunden, die das Senden von Signalen steuern. Von den Antennen 1-5 werden Signale (in der Fig. 1 als blitzförmige Pfeile dargestellte) ausgesendet, wie sie in den Fig. 2A bis 2C näher dargestellt sind. Diese Signa le werden auch als Sendesignale oder Abfragesignale bezeich net.

Als Objekt, das mit Hilfe von ausgesendeten, codierten Signa len eine Berechtigung für den Zugang oder für die Benutzung nachzuweisen versucht und dessen Position bestimmt werden soll, dient ein tragbarer Codegeber 6. Dieser empfängt die ausgesendeten Signale, wenn er in Reichweite der Sendesignale angeordnet ist. Die Antennen 1-5 senden dabei Signale so wohl in den Außenraum um das Kraftfahrzeug als auch in den Innenraum, um einen möglicherweise dort befindlichen Codege ber 6 anzusprechen. Somit wird der gesamte Bereich innerhalb einer physikalisch vorgegebenen Reichweite um und in dem Kraftfahrzeug funktechnisch mit Abfragesignalen "abgedeckt".

Die Antennen 1 bis 5 können dabei Impulszüge mit einer Perio dendauer T_p und einer Impulsdauer t_p periodisch aussenden (Fig. 2A). Ebenso können Sinussignale mit einer festen Periodendauer T = 1/f_s (d. h. mit der Frequenz f_s) ausgesendet werden (Fig. 2B). Es kann auch eine Mischung zwischen Im pulszügen und Sinussignalen ausgesendet werden, wie sie in der Fig. 2C dargestellt sind.

Im Folgenden wir angenommen, dass die Signale als Sinussigna le lediglich von den Antennen 1 bis 3 ausgesendet werden. Die von dem Codegeber 6 empfangenen Signale sind in den Fig. 3A bis 3C dargestellt. In der Fig. 3A ist das von dem Code geber 6 empfangene Signal, das von der Antenne 1 stammt, dar gestellt. In der Fig. 2B ist das Signal der Antenne 2 und in der Fig. 3C das Signal der Antenne 3 jeweils am Empfangsort (d. h. Codegeber 6) dargestellt.

Wenn alle Signale zum gleichen Zeitpunkt mit gleicher Phasen lage ausgesendet würden, so stellt - aufgrund der gleichen Ü bertragungsgeschwindigkeit in Luft - ein Phasenunterschied Δϕ_xy (mit x, y = 1, 2, . . . 5) zwischen den verschiedenen Sig nalen ein Unterschied in der Signallaufzeit (Zeit, die die Signale von der Antenne bis zum Codegeber 6 benötigen; ver gleichbar mit der Pfeillänge der schematisch dargestellten blitzförmigen Pfeile in Fig. 1) und damit ein Abstand zu den Antennen 1-5 dar. Aus den Phasendifferenzen Δϕ₁₂ zwischen den Signalen der Antennen 1 und 2, Δϕ₁₃ zwischen den Signalen der Antennen 1 und 3 sowie Δϕ₂₃ zwischen den Signalen der An tennen 2 und 3 kann bei bekannter Frequenz und Ausbreitungs geschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit der Abstand zwischen den Antennen 1 bis 3 und dem Codegeber 6 ermittelt werden.

Da die Anbringungsorte der Antennen 1-5 im Kraftfahrzeug bekannt sind, kann aus den Signallaufzeiten (diese entspre chen den jeweiligen Abständen zu den Antennen 1-5) bereits eine Position des Codegebers 6 bezüglich der Antennen 1 bis 5 ähnlich dem bekannten LORAN-Verfahren grob ermittelt werden.

Zusätzlich zu den Signallaufzeiten wird von dem Codegeber 6 erfindungsgemäß ermittelt, aus welcher Richtung die Signale empfangen wurden. Da die Orte der Antennen 1-5 innerhalb des Kraftfahrzeugs bekannt sind, können aus den Richtungen, aus denen die Signale im Codegeber 6 empfangen werden, die Position des Codegebers 6 ebenfalls ermittelt werden. Erfin dungsgemäß werden diese beiden Messverfahren ergänzend ange wendet, wodurch die Position des Codegebers 6 hochgenau er mittelt wird.

Die Richtungen, aus denen die Signale empfangen werden, wer den mit Hilfe der empfangen Feldvektoren der elektromagneti schen Felder ermittelt. Der Einfachheit halber wird im fol genden eine induktive Übertragung mittels Spulen als Annten nen bei 125 kHz betrachtet. Im Wesentlichen wird dann von je der Sendeantenne 1-5 ein Magnetfeld mit einem magnetischen Feldvektor B (vgl. Fig. 5 und 6) erzeugt. Das Magnetfeld breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Das Magnetfeld wird - da es sich um ein niederfrequentes Magnetfeld handelt - abhängig vom Abstand zur Sendeantenne stark in seiner Feld stärke gedämpft, so dass die Reichweite des Magnetfeldes und damit der Sendesignale nur wenige Meter beträgt.

Um die Feldvektoren B, d. h. die Richtungen der Feldvektoren B am Ort des Empfangs zu ermitteln, wird beispielsweise ein so genannter 3D-Codegeber (dreidimensionaler Codegeber 6) wie er in der Fig. 4 dargestellt ist, verwendet. Dieser weist drei Spulen S_x, S_y und S_z als Empfangsantennen auf, die gemäß dem kartesischen Koordinatensystem in jeweils eine der drei Rich tung weisen und Feldkomponenten in diesen Richtungen bezüg lich ihrer Größe detektieren können. Damit können die Feld stärken des Magnetfelds in x-y-z-Richtung entsprechend den Fig. 5 und 6 ermittelt werden. Es werden somit die Teil vektoren B_x, B_y und B_z des Feldvektors B erhalten. Aus den Teilvektoren kann - wie aus der Geometrie hinreichend bekannt ist - die Richtung des Feldvektors B mit seinen Raumwinkeln ermittelt werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das kartesische Koordinatensystem in ein Polarkoordina tensystem umgewandelt wird, aus dem sich dann die Richtung (d. h. zwei Polarwinkel zusammen mit dem Betrag der Feldstär ke) ermitteln lässt.

Der Codegeber 6 bestimmt mit seinen Spulen S_x, S_y, und S_z (d. h. mit den durch das Magnetfeld in den Spulen S_x, S_y und S_z je weils induzierten Spannungen) und an diese angeschlossene Messeinrichtung 7 mit Auswerteeinheit und Steuereinheit 8 die Feldstärke von jedem Teilvektor B_x, B_y und B_z in jeder Raum richtung. Dadurch ist es möglich, ein virtuelles Koordinaten system zu erzeugen, dessen Ursprung der Codegeber 6 ist. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass die Spulen S_x, S_y, und S_z relativ nahe beieinander angeordnet sind oder als in einem Punkt vereint betrachtet werden können. Dies ist der Fall bei einem kleinen tragbaren Codegeber 6, der von einem Benutzer in jeder Tasche getragen werden kann.

Aus den einzelnen, gemessenen Beträgen der Teilvektoren B_x, B_y und B_z lassen sich die Richtungen aller Feldvektoren B (je ein Feldvektor B je empfangenem Signal), die die relative Po sition der Antennen 1 bis 5 zum Koordinatenursprung (Codege ber 6) abbilden, und die Beträge der Feldvektoren |B| durch eine entsprechende Auslegung der Messeinrichtung 7, die mit den Spulen S_x, S_y und S_z verbunden ist, bestimmen.

Anhand der so berechneten Richtungen kann vom Codegeber 6 mit bekannten geometrischen Hilfsmitteln ermittelt werden, wo ge nau er sich bezüglich der Sendeantennen 1-5 befindet. Nach Fig. 1 ermittelt der Codegeber 6 im Inneren des Kraftfahr zeugs aus den Signalen der Antennen 1, 2, 4 und 5 aus fast jeder Himmelsrichtung Feldvektoren. Der Codegeber 6 außerhalb des Kraftfahrzeugs hingegen nur aus Richtung zum Kraftfahr zeug.

Aus der genauen Richtung wird die Position eines Objekts (hier der Codegeber 6) mit Hilfe von drahtlos ausgesendeten Signalen ermittelt.

Die Spulen S_x und S_y sind beim Ausführungsbeispiel als Fer ritspulen mit Ferritkern 9 ausgebildet, wohingegen die Spule S_z als Luftspule 10 (beispielsweise Leiterbahn in Spulenform) ausgebildet ist. Für die Erfindung kommt es jedoch nicht auf die Ausbildung der Spulen S_x, S_y und S_z an, sondern darauf, dass die Feldrichtung, beispielsweise anhand der empfangenen Feldstärke der einzelnen räumlichen Feldkomponenten B_x, B_y und B_z erfasst wird.

Mit einem solchen Codegeber 6 kann auch ein Verfahren zum Steuern eines Zugangs (schlüsselloser Zugang auf rein elekt ronischem Weg) zu dem Kraftfahrzeug oder auch die Freigabe einer Benutzung des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Hier zu ist im Kraftfahrzeug eine nicht dargestellte Sende- und Empfangseinheit angeordnet, die mit den Antennen 1 bis 5 ver bunden ist. Über jede Antenne 1-5 (oder zumindest drei der Antennen 1-5) wird ein Abfragesignal ausgesendet und auf ein Antwortsignal gewartet. Wenn der Codegeber 6 das Abfrage signal empfängt, so erzeugt er seinerseits ein Antwortsignal, das zu dem Kraftfahrzeug zurückgesendet wird.

In der Sende- und Empfangseinheit im Kraftfahrzeug wird das Antwortsignal auf seine Berechtigung geprüft und bei Berech tigung wird der Zugang oder die Benutzung des Kraftfahrzeugs freigegeben, allerdings nur dann, wenn auch die Position des Codegebers 6 ermittelt worden ist und sich herausstellt, dass sich der Codegeber 6 in einem vorgegebenen Bereich in Bezug auf das Kraftfahrzeug befindet.

Da das Abfragesignal über mehrere, räumlich verteilt angeord nete Antennen 1 bis 5 ausgesendet wird, kann der Codegeber 6 aus einer Signallaufzeitmessung (üblicherweise wird dies über eine Phasendifferenzmessung bewerkstelligt) grob seine Posi tion bezüglich der Antennen 1-5 im Kraftfahrzeug und damit bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmen. Zusätzlich ermittelt der Codegeber 6 die Richtungen der Feldvektoren B der einzel nen empfangenen Signale. Durch eine Kombination der Signal laufzeitmessung und der Feldvektorrichtung wird die Position des Codegebers 6 genau bestimmt.

Der Codegeber 6 kann dann sein Antwortsignal erzeugen, wenn seine Position innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um das Kraftfahrzeug oder innerhalb des Kraftfahrzeugs liegt. Die zulässige Position bestimmt sich nach den Umständen des Zu gangs oder der Benutzung. Für den Zugang (hierunter fällt das Verriegeln als auch das Entriegeln von Türschlössern, Heckde ckelschlössern, usw.) ist nur eine Position außerhalb des Kraftfahrzeugs, aber in der Nähe des Kraftfahrzeugs notwen dig. Für die Benutzung des Kraftfahrzeugs muss der Codegeber 6 innerhalb des Kraftfahrzeugs (im Fahrgastraum) erkannt wer den. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Benutzung nur dann gestattet wird, wenn der Codegeber 6 im Bereich des Fah rersitzes erkannt wird.

Es kann ebenso vorgesehen sein, dass der Codegeber 6 die durch ihn ermittelte Position als Wert an das Kraftfahrzeug zusammen mit dem Antwortsignal sendet. Dann ermittelt die der Sende- und Empfangseinheit im Kraftfahrzeug aus dem Antwortsignal, wo sich der Codegeber 6 befindet. Wenn er sich inner halb eines vorgegebenen Bereichs befindet und die im Antwort signal enthaltene Codeinformation sich als berechtigt heraus stellt, so kann der Zugang frei gegeben oder die Benutzung erlaubt werden.

Die Signale werden von den Antennen 1-5 zeitlich nacheinan der und in zeitlichen Abständen zueinander ausgesendet. So wird eine Überlagerung der Signale vermieden. Jedes Signal kann eindeutig bezüglich seiner Richtung und Laufzeit ausge wertet werden.

Die zeitlichen Abstände des Aussendens zueinander werden bei der Messung der Phasendifferenzen berücksichtigt. Wenn statt Sinussignalen Impulszüge definierter Länge ausgesendet wer den, so werden diese Impulszüge ebenfalls in zeitlichen Ab ständen zu den Impulszügen, die über andere Antennen 1-5 ausgesendet werden, ausgesendet und entsprechend die Zeiten für die Anstiegsflanken oder Abfallflanken der Impulse der Impulszüge ausgewertet.

Aus der Laufzeit von Signalen im freien Raum kann dann die Entfernung zu den Antennen 1-5 bestimmt werden. Mit einer Triangulationsmethode, d. h. mit mehreren, räumlich verteilten Ausgangspunkten kann dann die Position genauer bestimmt wer den. Zusätzlich wird die Feldrichtung von jedem Signal am Empfangsort bestimmt. Aus den Feldrichtungen kann ebenfalls die Position des Codegebers 6 bestimmt werden. Werden die beiden Methoden Laufzeit und Feldrichtung miteinander kombi niert, so ist eine noch genauere Positionsbestimmung gewähr leistet.

Solche Verfahren zum Bestimmen der Position eines bewegli chen, ortvariablen Objekts und Verfahren zum Steuern eines Zugangs zu einem - zumindest zum Zeitpunkt der Positionsbe stimmung - stationären Objekt oder einer Benutzung des Ob jekts können auch bei anderen Objekten eingesetzt werden, bei denen die Position eines beweglichen Objekts genau bestimmt werden muss. Solche Verfahren können auch für den Zugang oder die Benutzung eines Objekts verwendet werden, wenn die Posi tion eines eine Berechtigung nachweisenden Objekts als in ei nem vorbestimmten Aufenthaltsbereich liegend Voraussetzung für den Zugang oder die Benutzung ist.

Die Ermittlung der Richtung der Feldvektoren hat den Vorteil, dass Signale, die von den Antennen 1-5 ausgesendet werden, nur dann von Dritten unberechtigterweise abgehört werden könnten, wenn die räumlichen Empfangsverhältnisse ebenfalls erfasst werden. Hierzu wäre jedoch eine aufwändige Empfang seinrichtung und eine entsprechende Auswerteeinheit notwen dig. Falls die räumlichen Empfangsverhältnisse nicht erfasst werden, so führt ein unerlaubtes Wiedergegeben nicht dazu, dass ein Zugang gewährt oder eine Benutzung erlaubt wird, da keine Positionsbestimmung durchgeführt werden kann.

Außerdem hat die Erfindung den Vorteil, dass sich der berech tigte Benutzer in der Nähe des Objekts aufhalten muss, sobald ein Zugang gewährt oder eine Benutzung freigegeben wird. So mit kann er immer beobachten, ob ein Fremder und Unberechtig ter Zugang unberechtigterweise begehrt oder die Benutzung un erlaubterweise wünscht.

Ein Objekt für die Zugangskontrolle oder Benutzungskontrolle kann ein Kraftfahrzeug, ein Gebäude, eine Garage oder ein sonstiger, abgesperrter Bereich sein. Ebenso kann das erfin dungsgemäße Verfahren zum Zugang oder Freigeben einer Benut zung bei einem Computer oder einem Telefon eingesetzt werden.

Unter dem Begriff "Codegeber" ist eine Vorrichtung zu verste hen, die ein codiertes Signal aussendet, um seine Berechti gung nachzuweisen. Der Codegeber 6 ist eine Einrichtung, die - unabhängig von ihrer äußeren Form - dazu geeignet ist, ein Schließsystem (Ver- oder Entriegeln von Schlössern, Freigabe einer Benutzung) zu steuern. Bei einer schlüssellosen Zugangskontroll- und Fahrberechtigungseinrichtung wird übli cherweise eine scheckkartengroße Karte verwendet, auf der die Bauteile des Codegeber 6 angeordnet sind.

Die Übertragung der Sendesignale kann beispielsweise bei ei ner Frequenz von etwa 125 kHz erfolgen. Die Antwortsignale können üblicherweise bei etwa 433 MHz zurückgesendet werden. Es sind selbstverständlich auch andere Trägerfrequenzen mög lich, bei denen die Signale übertragen werden. Allerdings sollte die Reichweite der Signale sehr begrenzt sein, damit die Sendesignal nur von beweglichen Objekten empfangen wer den, die sich in der Nähe der Sendeantennen befinden.

Es können viele Anntennen in dem stationären Objekt angeord net sein, über die die Abfragesignale ausgesendet werden sein. Wichtig für die Erfindung ist es, dass die Antennen 1- 5 räumlich verteilt angeordnet sind und je ein Sendesignal ü ber mehrere Antennen 1-5 ausgesendet wird.

Das Abfragesignal und das Antwortsignal sind Codesignale, die jeweils ein Codeinformation aufweisen. Die Codeinformation ist ein binär codiertes Signal, das viele Bitstellen auf weist. Durch Verschlüsseln ändert sich die Codeinformation bei jedem neuen Verschlüsselungsvorgang. Der Codeinformation können mehrere Bit vorausgehen oder nachfolgen, die gegebe nenfalls zu einer sicheren Datenübertragung benötigt werden. Es können auch sonstige Steuerinformationen, wie die Position des Codegebers 6 in dem Antwortsignal enthalten sein. Die Co deinformation wird mit einer erwarteten Sollcodeinformation verglichen. Bei zumindest weitgehender Übereinstimmung liegt eine Berechtigung der Codeinformation und damit des rechtmä ßigen Benutzers des Codegeber 6 vor.

Claims

1. Zugangskontroll- und Benutzungsberechtigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit
einer fahrzeugseitig angeordneten Sende- und Empfangsein heit (1-5), die Signale senden bzw. empfangen kann, und mit
einem tragbaren Codegeber (6), der einen Empfänger (S_x, S_y, S_z) und einen Sender aufweist, durch die Signale empfangen bzw. gesendet werden können,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sende- und Empfangseinheit mit mehreren räumlich im Kraftfahrzeug verteilt angeordneten Antennen (1-5) verbunden ist, über die jeweils ein Abfragesignal ausgesen det wird,
dass der Empfänger des Codegebers mehrere, in unterschied liche Raumrichtungen weisende Empfangsantennen (S_x, S_y, S_z) aufweist, mit denen die Abfragesignale empfangen werden,
wobei die Empfangsantennen mit einer Feldstärkemesseinrich tung (7) verbunden sind, in der die Richtungen der Feld vektoren (B) anhand von gemessenen Feldstärken der empfan genen Signale ermittelt werden,
dass der Codegeber (6) eine Signallaufzeitmesseinrichtung (8) aufweist, die eine Signallaufzeitdifferenz (Δϕ_xy) oder eine Phasendifferenz zwischen den Abfragesignalen ermit telt, und
dass der Codegeber (6) eine Auswerteeinheit (8) aufweist, die aus den Richtungen der Feldvektoren (B) und aus der Signallaufzeitdifferenz (Δϕ_xy) oder der Phasendifferenz die Position des Codegebers (6) in Bezug auf das Kraftfahrzeug ermittelt.

2. Verfahren zum Steuern eines Zugangs zu einem Kraftfahrzeug oder einer Benutzung des Kraftfahrzeugs
mit einer fahrzeugseitig angeordneten Sende- und Empfangs einheit (1-5), die ein Abfragesignal aussendet und auf ein Antwortsignal wartet, und
mit einem tragbaren Codegeber (6), der das Antwortsignal zurücksendet, dessen darin enthaltene Codeinformation in der Sende- und Empfangseinheit auf seine Berechtigung über prüft wird,
wobei die Sende- und Empfangseinheit bei berechtigtem Ant wortsignal den Zugang oder die Benutzung des Objekts frei gibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass über mehrere räumlich im Kraftfahrzeug verteilt ange ordnete Antennen (1-5) jeweils das Abfragesignal ausge sendet wird,
dass die Abfragesignale über mehrere, in unterschiedliche Raumrichtungen weisende Empfangsantennen (S_x, S_y, S_z) des Codegebers (6) empfangen werden, wobei durch die Empfangsan tennen die Richtungen von Feldvektoren (B) jedes Abfrage signals anhand von gemessenen Feldstärken der empfangenen Signale ermittelt werden,
dass Signallaufzeitdifferenzen (Δϕ_xy) oder Phasendifferen zen zwischen den Abfragesignalen ermittelt werden, und
dass aus den Richtungen der Feldvektoren (B) und aus den Signallaufzeitdifferenzen (Δϕ_xy) oder Phasendifferenzen die Position des Codegebers (6) in Bezug auf das Kraftfahrzeug ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragesignale zeitlich nacheinander und in zeitlichen Abständen zueinander ausgesendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, dass für eine Laufzeitmessung die zeitlichen Abstände von zwei Impulszügen von unterschiedlichen Abfrage signalen ausgewertet werden, wobei die Impulszüge definierte Längen aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antwortsignal nur dann von dem Codegeber (6) erzeugt und ausgesendet wird, wenn die Position des Codegebers (6) als innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die Antennen (1-5) befindlich ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Codegeber (6) ermittelte Position als Wert in dem Antwortsignal an die Sende- und Empfangseinheit übertragen wird und die Sende- und Empfangseinheit den Zugang oder die Benutzung des Objekts nur dann freigibt, wenn einerseits die in dem Antwortsignal enthaltene Codeinformation mit einer er warteten Sollcodeinformation übereinstimmt und andererseits die in dem Antwortsignal enthaltene Position des Codegebers (6) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die Antennen (1 -5) liegt.