DE10310658B4 - Method and system for bidirectional data transmission and distance determination - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung und Entfernungsbestimmung zwischen einer ersten Sende/Empfangseinheit (10) und einer zweiten davon entfernt platzierten Sende/Empfangseinheit (20), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- die erste und zweite Sende/Empfangseinheit (10, 20) senden und empfangen im Hin- und Rückkanal (1,11) kurze Impulse oder Wellenpakete mit einer jeweiligen Trägerfrequenz (RF) im selben Frequenzbereich,
- die Übertragung von der zweiten zur ersten Sende/Empfangseinheit (20,10) wird in der zweiten Sende/Empfangseinheit (20) mit der Übertragung von der ersten zur zweiten Sende/Empfangseinheit (10,20) synchronisiert, und
- die Entfernungsbestimmung wird in der ersten Sende/Empfangseinheit (10) auf Grund der Signallaufzeit der Übertragung zwischen zweiter und erster Sende/Empfangseinheit (20, 10) mittels Korrelation der in der ersten empfangenen Impulse mit den entsprechenden in der ersten Sende/Empfangseinheit (10) von der zweiten Sende/Empfangseinheit (20) Sende/Empfangseinheit (10) erzeugten Impulsen ausgeführt, wobei vor der Korrelation der von der zweiten Sende/Empfangseinheit (20) in der ersten Sende/Empfangseinheit empfangenen Impulse die entsprechenden in der ersten Sende/Empfangseinheit (10) erzeugten Impulse in der ersten Sende/Empfangseinheit (10) einer einstellbaren Verzögerung (ΔT) unterworfen werden, die ein Maß für die jeweilige Entfernung zwischen erster und zweiter Sende/Empfangseinheit (10, 20) ist, wobei eine Korrelation nur stattfindet, wenn die Entfernung zwischen erster und zweiter Sende/Empfangseinheit (10, 20) der eingestellten Verzögerung (ΔT) entspricht.
Method for bidirectional data transmission and distance determination between a first transceiver unit (10) and a second transceiver unit (20) placed remotely therefrom, characterized by the following steps:
the first and second transceiver units (10, 20) transmit and receive short pulses or wave packets with a respective carrier frequency (RF) in the same frequency range in the forward and backward channels (1, 11),
the transmission from the second to the first transmitting / receiving unit (20, 10) is synchronized in the second transmitting / receiving unit (20) with the transmission from the first to the second transmitting / receiving unit (10, 20), and
the distance determination is carried out in the first transmitting / receiving unit (10) on the basis of the signal propagation time of the transmission between the second and first transmitting / receiving unit (20, 10) by correlation of the pulses received in the first one with the corresponding ones in the first transmitting / receiving unit (10 ) carried out by the second transmitting / receiving unit (20) transmitting / receiving unit (10) pulses, wherein prior to the correlation of the second transmitting / receiving unit (20) received in the first transmitting / receiving unit pulses corresponding to the first in the first transmitting / receiving unit (10) generated pulses in the first transmitting / receiving unit (10) of an adjustable delay (.DELTA.T), which is a measure of the respective distance between the first and second transceiver unit (10, 20), wherein a correlation only takes place, if the distance between the first and second transceiver units (10, 20) corresponds to the set delay (ΔT).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur bidirektionalen Datenübertragung und Entfernungsbestimmung zwischen einer ersten Sende/Empfangseinheit und einer zweiten davon entfernt platzierten Sende/Empfangseinheit.The invention relates to a method and system for bidirectional data transmission and distance determination between a first transmitter / receiver unit and a second transmitter / receiver unit placed remotely therefrom.
Auf dem Gebiet der Zugangskontrollsysteme sind Verfahren und Systeme bekannt, die eine besondere Handhabung eines Türschlüssels nicht mehr erfordern. Eine Erkennung des Schlüssels erfolgt z.B. durch eine Funkkommunikation zwischen einer Fahrzeugeinheit und einer Transponder- einheit, die einen Schlüssel verkörpert. Für diese Kommunikation kommen Frequenzen vom Niederfrequenzbereich bis in den Gigahertzbereich in Frage. Ein im Gigahertzbereich arbeitendes Zugangskontrollsystem ist in
Die Verifizierung und Erkennung gültiger Kommunikations- partner kann durch den Austausch kryptologischer Daten (Schlüssel/Schlossprinzip) erfolgen. Die Entfernungsbestimmung zwischen Schlüssel und Fahrzeugeinheit kann im Niederfrequenzbereich durch magnetische Felder oder im Gigahertzbereich durch eine radarbasierte Messung erfolgen.The verification and recognition of valid communication partners can be done by exchanging cryptological data (key / lock principle). The distance determination between key and vehicle unit can be carried out in the low frequency range by magnetic fields or in the gigahertz range by a radar-based measurement.
Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention
Um die Funktionalität des Systems sicherzustellen, muss die Entfernung zwischen Fahrzeugeinheit und Transpondereinheit ermittelt werden. Zum anderen muss ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen Fahrzeugeinheit und Transpondereinheit durchgeführt werden. Bei zeitlicher Trennung von Entfernungsbestimmung und Datenübertragung ist die Sicherheit des Systems gegen absichtliche Störungen (Missbrauch) und unbeabsichtigte Störungen (mehrere gleichartig arbeitende Systeme im Umfeld) nicht immer gegeben.To ensure the functionality of the system, the distance between the vehicle unit and the transponder unit must be determined. On the other hand, a bidirectional data exchange between vehicle unit and transponder unit must be carried out. With temporal separation of distance determination and data transmission, the security of the system against intentional disturbances (misuse) and unintentional disturbances (several similar operating systems in the environment) is not always given.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und System zur bidirektionalen Datenübertragung und Entfernungsbestimmung zwischen einer ersten Sende/Empfangseinheit und einer zweiten, davon entfernt platzierten Sende/Empfangseinheit so zu ermöglichen, dass die Entfernung zwischen Fahrzeugeinheit und Transpondereinheit während der Kommunikation ermittelt werden kann und das System gegen absichtliche und unbeabsichtigte Störungen gesichert ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Hauptansprüche.It is therefore the object of the invention to provide a method and system for bidirectional data transmission and distance determination between a first transceiver unit and a second transceiver unit located remotely so that the distance between the vehicle unit and the transponder unit can be determined during the communication and the system is protected against intentional and unintentional disruptions. This object is solved by the features of the main claims.
Gemäß einem ersten wesentlichen Aspekt ist ein die obige Aufgabe lösendes Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung und Entfernungsbestimmung zwischen einer ersten Sende/Empfangseinheit und einer zweiten davon entfernt platzierten Sende/Empfangseinheit gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - die erste und zweite Sende/Empfangseinheit senden und empfangen im Hin- und Rückkanal kurze Impulse bzw. Wellenpakete mit einer Trägerfrequenz im selben Frequenzbereich,
- - die Übertragung von der zweiten zur ersten Sende/- Empfangseinheit wird in der zweiten Sende/Empfangseinheit mit der Übertragung von der ersten zur zweiten Sende/- Empfangseinheit synchronisiert, und
- - die Entfernungsbestimmung wird in der ersten Sende/- Empfangseinheit auf Grund der Signallaufzeit der Übertragung zwischen zweiter und erster Sende/- Empfangseinheit mittels Korrelation der in der ersten Sende/Empfangseinheit von der zweiten Sende/Empfangseinheit empfangenen Impulse mit den entsprechenden in der ersten Sende/Empfangseinheit erzeugten Impulsen ausgeführt.
- the first and second transceiver units transmit and receive short pulses or wave packets with a carrier frequency in the same frequency range in the forward and reverse channel,
- the transmission from the second to the first transmitting / receiving unit is synchronized in the second transmitting / receiving unit with the transmission from the first to the second transmitting / receiving unit, and
- the distance determination is carried out in the first transceiver on the basis of the signal propagation time of the transmission between the second and first transceiver by correlation of the pulses received in the first transceiver by the second transceiver with the corresponding one in the first transceiver. Receiving unit generated pulses executed.
Gemäß einem zweiten wesentlichen Aspekt ist ein die obige Aufgabe lösendes erfindungsgemäßes System zur bidirektionalen Datenübertragung und Entfernungsbestimmung zwischen einer ersten Sende/Empfangseinheit und einer zweiten davon entfernt platzierten Sende/Empfangseinheit dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Sende/- Empfangseinheit kurze Impulse bzw. Wellenpakete mit einer Trägerfrequenz im selben Frequenzbereich senden und empfangen,
die zweite Sende/Empfangseinheit eine Synchronisationseinrichtung zur zeitlichen Synchronisation des zur ersten Sende/Empfangseinheit zu übertragenden Impulssignals mit dem von dieser empfangenen Impulssignal aufweist und die erste Sende/Empfangseinheit zur Entfernungsbestimmung eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation des von der zweiten Sende/Empfangseinheit empfangenen Impulssignals mit dem entsprechenden in der ersten Sende/Empfangseinheit erzeugten Impulssignal aufweist, wobei die Korrelationseinrichtung ein Verzögerungsglied aufweist, das mit einer einstellbaren, der Entfernung zwischen der ersten und zweiten Sende/Empfangseinheit entsprechenden Verzögerungszeit das in der ersten Sende/Empfangseinheit erzeugte Impulssignal verzögert, um die Korrelation zu erreichen.According to a second essential aspect, a system according to the invention for bidirectional data transmission and distance determination between a first transceiver unit and a second transceiver unit located remote therefrom is characterized in that the first and second transceiver units comprise short pulses or wave packets transmit and receive at a carrier frequency in the same frequency range,
the second transmitting / receiving unit has a synchronization device for temporally synchronization of the pulse signal to be transmitted to the first transmitting / receiving unit with the pulse signal received by the latter and the first transmitting / receiving unit for determining the distance a correlation device for correlating the pulse signal received by the second transmitting / receiving unit with the corresponding one pulse signal generated in the first transceiver unit, wherein the correlation device has a delay element which has an adjustable, the distance between the first and second transmission / Receive unit corresponding delay time delays the pulse signal generated in the first transmitting / receiving unit to achieve the correlation.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und System werden insbesondere folgende Vorteile erzielt:
- - die Sicherheit gegen unbeabsichtigte und beabsichtigte Störungen ist erhöht;
- - ein stromintensiver Gigahertzempfänger in der ersten Sende/Empfangseinheit, insbesondere im Kraftfahrzeug, muss nur kurzzeitig in Betrieb genommen werden, dadurch kann eine verbrauchsintensive Standby-Empfangsbereitschaft im Kraftfahrzeug entfallen;
- - im Transponder ist keine Echtzeitdatenverarbeitung der Empfangs- und Sendesignale für die Entfernungsbestimmung nötig;
- - für Austausch und Bearbeitung der Daten (Identifikation, Verschlüsselung und Entschlüsselung) können handelsübliche Prozessoren eingesetzt werden. Dadurch wird eine sinnvolle Realisierung des batteriebetriebenen Transponders erst ermöglicht.
- - the security against unintentional and intended disturbances is increased;
- a power-intensive gigahertz receiver in the first transmitting / receiving unit, in particular in the motor vehicle, only has to be put into operation for a short time, thereby eliminating a consumption-intensive standby readiness to stand in the motor vehicle;
- - In the transponder, no real-time data processing of the receive and transmit signals for the distance determination is necessary;
- - For the exchange and processing of data (identification, encryption and decryption) can be used commercially available processors. This makes a meaningful realization of the battery-powered transponder possible.
Das primäre Einsatzgebiet ist die erwähnte Anwendung für die Zugangsberechtigung im Kraftfahrzeugbereich. Das System ist aber auch bei anderen Anwendungen einsetzbar, bei denen eine Zugangs- oder Zugriffsberechtigung gefordert ist.The primary field of application is the aforementioned application for access authorization in the motor vehicle sector. The system can also be used in other applications where access or access authorization is required.
Das System und Verfahren der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, die unter Bezug auf die beiliegende einzige
Ausführungsbeispielembodiment
Das Blockschaltbild in
Auf der Seite der zweiten Sende/Empfangseinheit
Es ist zu bemerken, dass ein (gewollter) geringfügiger Frequenzversatz zwischen der vom ersten Oszillator
Oben wurde der Sende- und Empfangsvorgang von der ersten Sende/Empfangseinheit zur zweiten Sende/Empfangseinheit über den mit I bezeichneten Weg (Up-Link) beschrieben. Auf empfangene und als gültig erkannte Daten sendet die zweite Sende/Empfangseinheit
Die zweite Sende/Empfangseinheit
Im Empfangsteil der ersten Sende/Empfangseinheit
Befindet sich die zweite Sende/Empfangseinheit
Durch Umschalten der Verzögerungszeit ΔT am Verzögerungsglied
Damit eine unerwünschte Rückkopplung, z.B. im Falle einer starken Reflexion, und dem damit verbundenen Empfang der eigenen Signale zwischen dem Sender und Empfänger der zweiten Sende/Empfangseinheit vermieden werden kann, ist in letzterer eine „Totzeit“ eingebaut. D.h., dass dafür Sorge getragen ist, dass für die Dauer einer Impulsaussendung und für einen definierten Zeitraum danach eine erneute Impulsauslösung durch den dritten Impulsformer
Ein Vorteil des oben beschriebenen Systems besteht z.B. darin, dass der erste bis dritte Oszillator in der ersten und zweiten Sende/Empfangseinheit
Die zweite Sende/Empfangseinheit
Oben wurde anhand der Figur ein Verfahren und ein System zur bidirektionalen Übertragung von Daten und Entfernungsbestimmung, insbesondere bezogen auf die Anwendung im Fahrzeugbereich, insbesondere für Zugangskontrollsysteme im Kraftfahrzeugbereich, beschrieben. Wie schon erwähnt, ist das System jedoch auch bei anderen Anwendungen einsetzbar, bei denen eine Zugangs- oder Zugriffsberechtigung gefordert ist.Above, a method and a system for the bidirectional transmission of data and distance determination, in particular with regard to the application in the field of vehicles, in particular for access control systems in the automotive sector, has been described with reference to FIG. As already mentioned, however, the system can also be used in other applications where access or access authorization is required.
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10310658.8A DE10310658B4 (en) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | Method and system for bidirectional data transmission and distance determination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10310658.8A DE10310658B4 (en) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | Method and system for bidirectional data transmission and distance determination |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE10310658A1 DE10310658A1 (en) | 2004-09-23 |
DE10310658B4 true DE10310658B4 (en) | 2018-11-15 |
Family
ID=32892046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10310658.8A Expired - Lifetime DE10310658B4 (en) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | Method and system for bidirectional data transmission and distance determination |
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DE (1) | DE10310658B4 (en) |
Citations (2)
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WO2002064405A1 (en) * | 2001-02-15 | 2002-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Identification system for verifying the authorization for the access to an object or the use of an object, especially of a motor vehicle |
-
2003
- 2003-03-12 DE DE10310658.8A patent/DE10310658B4/en not_active Expired - Lifetime
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WO2002064405A1 (en) * | 2001-02-15 | 2002-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Identification system for verifying the authorization for the access to an object or the use of an object, especially of a motor vehicle |
Also Published As
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R016 | Response to examination communication | ||
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R020 | Patent grant now final | ||
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