用于布置在机动车中的定位装置的超宽带定位方法、定位装置及具有这种定位装置的机动车与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于布置在机动车中的定位装置的超宽带定位方法。本发明特别地涉及一种用于执行所述超宽带定位方法的定位装置，以及进一步特别地涉及一种具有这种定位装置的机动车。

背景技术：

1、超宽带定位方法在de 10 2017 121 582 a1和de 10 2020 114 277 a1中有所描述。在de 10 2017 121 582 a1中，使用超宽带无线电模块在超宽带数据通信内发送的数据包以确定相对于站点移动的对象的位置。反之，de 102020 114 277a1描述了使用超宽带定位测量和距离测量，即所谓的超宽带无线电雷达，以确定相对于站点移动的对象的位置。用于确定接近对象的位置的已知程序的缺点在于它们工作起来相对不精确。

2、其他超宽带定位方法在de 10 2016 217 532 a1和de 10 2015 109 468 a1中已知。wo 2017/139432 a1中描述了一种开头提到的类型的超宽带定位方法。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是为超宽带定位方法提供一种改进的或至少不同的实施方式。特别地应尝试的是，指定一种与已知程序相比工作起来相对准确的超宽带定位方法。

2、在本发明中，这个目的特别是通过独立权利要求的主题来实现。有利的实施方式是从属权利要求和说明书的主题。

3、本发明的基本思想在于，将基于超宽带数据通信的对象位置确定与基于超宽带定位测量和距离测量(超宽带无线电雷达)的对象位置确定相结合，以改进相对于站点移动的对象的位置确定的精度。

4、因此，提出了一种用于布置在机动车中的定位装置的超宽带定位方法，其特征在于以下步骤，即1)通过定位装置在所述定位装置与接近该机动车并且能够进行超宽带通信的至少一个对象之间建立特别是基于超宽带无线电标准(ultra-wideband communicationprotocol，又名车联网联盟，即car connectivity consortium)的、双向超宽带数据通信。在此情况下，通过该定位装置基于在已建立的超宽带数据通信的框架内、特别是在该至少一个对象与该定位装置之间交换的数据包确定该至少一个对象相对于该机动车的第一位置和/或轨迹。此外，2)通过该定位装置执行超宽带定位和距离测量，特别是所谓的超宽带无线电雷达，其中通过该定位装置确定该至少一个对象相对于该机动车的第二位置和/或轨迹，具体方式为，通过该定位装置发射至少一个超宽带发射无线电信号并且延时检测其被该至少一个对象反射回来的反向散射无线电信号。因此，通过根据本发明的超宽带定位方法提出了两种用于确定接近机动车的对象的位置和/或轨迹的定位和距离测量方法的融合，即超宽带数据通信与超宽带定位测量和距离测量(所谓的超宽带无线电雷达)的组合。由此，它们各自的方法技术优势可以得到最佳利用。这样做的优点特别地在于，与之前的传统定位和距离测量方法的可实现的精度相比，该至少一个对象相对于该机动车或相对于该定位装置的位置和/或轨迹确定的精度得以明显改进。由此，可以有针对性地且提前较长时间地例如激活该机动车的系统功能，从而特别地提高该机动车的用户舒适度。

5、本发明将术语“超宽带”和作为前缀的“超宽带”适宜地理解为一种无线电技术，该无线电技术的无线电信号可以在给定的频谱中用于不同的目的，该频谱具有例如至少500mhz的在数额上相对大的带宽。这种超宽带无线电技术的第一种应用可以优选地在于，在两个能够进行超宽带通信的通信伙伴之间建立在此被称为超宽带数据通信的双向数据通信，以便交换数据，特别是数据包。根据这种超宽带无线电技术的另一种应用可提供定位和距离测量，具体方式为，发射超宽带发射无线电信号，然后延时检测其反射回来的反向散射无线电信号。在实践中，这也被称为基于超宽带的超宽带雷达。

6、适宜地，在超宽带定位方法的框架内确定该至少一个对象的第一位置和/或第二位置以及相关的轨迹。本发明将术语“轨迹”适宜地理解为该至少一个对象在该至少一个对象的第一位置和/或第二位置的预测移动路径曲线。根据本发明设置为，通过该定位装置基于所确定的第一位置和/或第二位置确定所述轨迹。根据本发明，基于第一位置和/或第二位置以及相关的轨迹相对准确地预测该至少一个对象的未来位置。根据本发明，使用下面描述的定位装置的计算单元以确定所述轨迹。

7、适宜地设置为，分两个阶段执行该超宽带定位方法，具体方式特别地为，首先通过该定位装置建立双向超宽带数据通信，然后随即，特别是附加地通过该定位装置执行超宽带定位和距离测量。特别地，在此情况下在超宽带数据通信的框架内确定该至少一个对象的首先相对粗略的第一位置，即实现该至少一个对象的粗略定位。进一步特别地，在超宽带定位和距离测量过程中，确定该至少一个对象的相对精确的第二位置，因此人们也可以将其称为该至少一个对象的精细定位。由此可以有针对性地如此利用超宽带数据通信以及超宽带定位和距离测量(超宽带无线电雷达)的方法技术优势，使得优化在所提出的超宽带定位方法的框架内可实现的精度，即利用其能够确定该至少一个对象的第一位置和第二位置的那个精度。

8、进一步适宜地，在超宽带定位方法的框架内设置为，一旦该至少一个对象处在与该定位装置预定或可预定的通信范围内，则在该定位装置与该至少一个对象之间建立超宽带数据通信。通信范围适宜地描述了由该定位装置以及该至少一个对象通过无线电技术预定的距离，在该距离内，超宽带数据通信可建立。所述距离能够例如通过预定该定位装置和/或该至少一个对象的发射功率来设置。通过上面提出的程序，尽早建立该定位装置与接近该定位装置或该机动车的对象之间的超宽带数据通信，从而使得在建立超宽带数据通信时，该至少一个对象与该机动车之间仍有相对大的距离。这样做的优点在于，有相对长的时间来确定该至少一个对象的接下来的位置，以及有相对长的时间用于接下来的行动，例如激活机动车的系统功能。

9、根据本发明设置为，一旦该至少一个对象与该机动车之间的距离在该至少一个对象与该机动车的描述围绕该机动车的接近区的、预定或可预定的距离以下，则确定该至少一个对象相对于该机动车的所述第二位置和/或轨迹。附加地或替代性地可以设置为，如果该至少一个对象对应于该距离，则确定该至少一个对象相对于该机动车的所述第二位置和/或轨迹。由此，在超宽带定位和距离测量过程中，至少在围绕该机动车的可预定的接近区内，确定该至少一个对象的相对准确的第二位置。通过预定该定位装置的雷达传输功率，可以适宜地调整所述距离。

10、适宜地，该超宽带定位方法的特征在于，为了确定该至少一个对象相对于该机动车的第一位置和/或轨迹，通过被称为tof(time of flight，飞行时间)的飞行时间/飞越时间测量来分析交换的数据包，在该飞行时间测量的框架内确定数据包在该至少一个对象与该定位装置之间的飞行时间/飞越时间。由此指出一种基于双向数据交换的优选方法，用于确定该至少一个对象的第一位置。此外可以设置为，作为确定该至少一个对象相对于该机动车的第一位置和/或轨迹的替代性或附加的方案，通过三角测量来分析交换的数据包。由此指出一种基于数据交换的第二优选方法，用于确定该至少一个对象的第一位置。应当理解的是，也可以使用基于数据交换的其他方法来确定该第一位置，而不离开本发明的范围。

11、适宜地设置为，该至少一个对象由能够进行超宽带通信的移动单元来实现。特别地可以设置为，所述移动单元由移动终端设备来实现，例如由所谓的智能钥匙(smart key)或移动电话(smart phone)或所谓的cod，即机动车用户拥有的智能设备(consumer ownedsmart device)来实现。由此指出了一种所述至少一个对象的由机动车用户方便操作且广泛接受的实施方式。

12、此外适宜的是，该至少一个对象的第一位置和/或轨迹以及该至少一个对象的第二位置和/或轨迹的确定由该定位装置的布置在该机动车中的计算单元或通过经由无线电连接到或可连接到该机动车的外部计算单元来实现。该计算单元形成为该机动车的适宜的中央计算单元或至少是该中央计算单元的组成部分，例如是控制器。该计算单元还进一步适宜地被适配用于执行该超宽带定位方法。

13、适宜地设置为，为该定位装置设置内装在该机动车中的超宽带发射和接收单元。这些超宽带发射和接收单元各自被适配成能在第一运行模式下运行，在该第一运行模式下，特别是基于超宽带无线电标准的双向超宽带数据通信可建立，以及能在第二运行模式下运行，在该第二运行模式下，特别是基于超宽带的超宽带定位和距离测量可执行。通过设置超宽带发射和接收单元，能够有效且相对快速地监测机动车的周围环境，特别是上述接近区，以监测正在接近的对象。

14、此外适宜的是，这些超宽带发射和接收单元各自根据该至少一个对象的所确定的位置在第一运行模式下运行或者在第二运行模式下运行。此外可以设置为，在该超宽带定位方法开始时，所有超宽带发射和接收单元同时在第一运行模式下运行，或者至少一个超宽带发射和接收单元在第一运行模式下运行。此外，在所有超宽带发射和接收单元或至少一个超宽带发射和接收单元与处在与该定位装置的预定或可预定的通信范围内的至少一个对象之间已建立或可建立超宽带数据通信的情况下，该所有超宽带发射和接收单元可以同时在第一运行模式下运行，或者该至少一个超宽带发射和接收单元可在第一运行模式下运行。此外，在至少一个对象与至少一个超宽带发射和接收单元的距离在该至少一个超带宽发射和接收单元与该至少一个对象的描述围绕该机动车的接近区的、预定或可预定的距离以下的情况下，该至少一个超宽带发射和接收单元可以在第二运行模式下运行。适宜地，在至少一个对象的位置紧邻至少一个超宽带发射和接收单元的情况下，该至少一个超宽带发射和接收单元在第二种运行模式下运行。由此特别地实现，这些超宽带发射和接收单元在该超宽带定位方法开始时同时在第一运行模式下运行，以便在它们与处在与该定位装置的通信范围内的至少一个对象之间建立超宽带数据通信，其中，当这种超宽带数据通信已建立时，与该至少一个对象的距离在预定或可预定的距离以下的那个或那些超宽带发射和接收单元在第二运行模式下运行。由此可以通过简单的方法实现所谓的切换时间点，在该切换时间点，超宽带发射和接收单元从第一运行模式切换到第二运行模式。

15、此外适宜的是，该定位装置或该定位装置的至少一个超宽带发射和接收单元以脉冲方式运行。为此目的，为该定位装置或该至少一个超宽带发射和接收单元适宜地设置适配用于发射脉冲超宽带发射无线电信号的发射设备，该发射设备被适配用于发射仅几纳秒长的脉冲超宽带发射无线电信号。此外，为该定位装置或该至少一个超宽带发射和接收单元设置适配用于接收反向散射无线电信号的接收设备，该接收设备适宜地被适配用于延时检测先前发射的脉冲超宽带发射无线电信号的脉冲反向散射信号。因此，该超宽带发射和接收单元特别地实现了一种超宽带雷达单元。这样做的优点在于，能够相对精确地确定该至少一个对象的第一位置和/或第二位置。

16、适宜地可以设置为，在该超宽带定位方法的框架内，通过该定位装置根据该至少一个对象的所确定的第一位置和/或轨迹和/或第二位置和/或轨迹控制布置在该机动车中的并且以通信方式连接到该定位装置的进入系统，以锁定和解锁和/或主动打开该机动车的车门。由此可以通过该超宽带定位方法确定至少一个对象相对于该机动车的位置，并且根据该位置例如锁定、解锁或主动打开该机动车的车门。

17、为了实现开头提到的目的，还提出了一种定位装置，该定位装置具有至少一个超宽带发射和接收单元、计算单元和计算机可读存储介质，其中该计算机可读存储介质包括指令，这些指令在被计算单元执行时使该定位装置执行根据上述说明所述的超宽带定位方法。由此提出了一种用于执行所述超宽带定位方法的定位装置的优选实施方式。该定位装置可以特别地内装在机动车中，从而使得可以在那里执行上述超宽带定位方法。然而，该内装不仅限于机动车，而是所提出的定位装置可以用于更多移动应用，例如轨道车辆、飞机、船舶，也可用于建筑物中的固定应用。

18、所述定位装置的特征适宜地在于，该至少一个超宽带发射和接收单元配备有发射设备以及接收设备。该发射设备适宜地被适配用于发射超宽带发射无线电信号。该接收设备适宜地被适配用于延时检测先前发射的超宽带发射无线电信号的反向散射无线电信号和/或该至少一个对象的反向散射无线电信号。因此，该定位装置或该至少一个超宽带发射和接收单元适宜地实现了超宽带通信单元以及超宽带雷达单元。由此提出了一种超宽带发射和接收单元的有利的实施方式。

19、可以为该定位装置或该至少一个超宽带发射和接收单元适宜地设置适配用于发射脉冲超宽带发射无线电信号的脉冲发射设备。该脉冲发射设备适宜地被适配用于仅发射仅几纳秒长的脉冲超宽带发射无线电信号。此外，为该定位装置或该至少一个超宽带发射和接收单元设置适配用于接收脉冲超宽带发射无线电信号的脉冲接收设备，该脉冲接收设备适宜地被适配用于延时检测先前发射的脉冲超宽带发射无线电信号的脉冲反向散射无线电信号和/或至少一个对象的反向响应无线电信号。因此，该超宽带发射和接收单元适宜地实现了一种组合的超宽带通信单元以及脉冲超宽带雷达单元。这样做的优点在于，能够相对精确地确定该至少一个对象的第一位置和/或第二位置。

20、作为上述发射和接收设备的附加方案，该定位装置或该定位装置的所述超宽带发射和接收单元适宜地各自还配备有和/或以通信方式连接到内部系统时钟和/或脉冲波发生器和/或无线电信号放大器和/或波延迟检测器。

21、为了实现开头提到的目的，还提出了一种机动车，该机动车具有根据上述说明所述的定位装置，该定位装置的至少一个超宽带发射和接收单元位置不变地固定在该机动车处。该机动车还具有用于锁定和解锁和/或主动打开该机动车的至少一个车门和/或引擎盖的进入系统。该定位装置以通信方式连接到进入系统，并且被适配用于根据该至少一个对象的所确定的第一位置和/或轨迹和/或第二位置和/或轨迹来致动该进入系统。由此，可以有针对性地提前较长时间地致动该机动车的车门，从而特别地提高该机动车的用户舒适度。

22、该定位装置的多个超宽带发射和接收单元可以特别地相对于该机动车的中央轴线对称布置在该机动车处，例如在机动车的保险杠区域和/或机动车的a柱区域和/或机动车的b柱区域和/或机动车的c柱区域。进一步适宜地，该定位装置由六个独立的超宽带发射和接收单元来实现。这些超宽带发射和接收单元可以进一步适宜地以通信方式相互连接以及适宜地以通信方式连接到该定位装置的所述计算单元以及连接到内装在该机动车中的用于锁定和解锁和/或主动打开该机动车的车门的进入系统，下文将对该进入系统进行探讨。

23、适宜地，该至少一个对象通过能够进行超宽带通信的移动单元来实现。特别地可以设置为，所述移动单元通过移动终端设备来实现，例如通过所谓的智能钥匙(smart key)或移动电话(smart phone)或所谓的cod，即机动车用户拥有的智能设备(consumer ownedsmart device)来实现。由此指出了一种所述至少一个对象的由机动车用户方便操作且广泛接受的实施方式。

24、综上所述，可得出结论：本发明适宜地涉及一种用于布置在机动车中的定位装置的超宽带定位方法，具有以下步骤：1)通过该定位装置在该定位装置与接近该机动车并且能够进行超宽带通信的至少一个对象之间建立双向超宽带数据通信，其中通过该定位装置基于在该超宽带数据通信的框架内交换的数据包确定该至少一个对象相对于该机动车的第一位置和/或轨迹，以及2)通过该定位装置执行超宽带定位和距离测量，其中通过该定位装置确定该至少一个对象相对于该机动车的第二位置和/或轨迹，具体方式为，通过该定位装置发射至少一个超宽带发射无线电信号并且延时检测其被该至少一个对象反射回来的反向散射无线电信号。本发明还适宜地涉及一种用于执行所述超宽带定位方法的定位装置，特别是涉及一种具有这种定位装置的机动车。

25、本发明的其他重要特征和优点来自从属权利要求、附图和基于附图的相关图的描述。

26、应当理解的是，上述特征和下文将要解释的特征不仅可用于各自指定的组合，而且可用于其他组合或单独使用，而不脱离本发明的范围。