特别用于机动车辆中的安全系统转让专利
申请号 : CN200580003429.5
文献号 : CN1914647B
文献日 : 2010-09-29
发明人 : M·H·库恩
申请人 : NXP股份有限公司
摘要 :
为了提供一种安全系统，特别是机动车辆(10)中的安全系统，该系统包括发送电磁场(11，14)形式的信号的发射机以及接收该信号并将相应的响应信号发回另一个接收机的移动式接收机(12)，其中更加难以模拟所述发射机所发射的信号，提出能够通过接收机(12)检测电磁场(11，14)的梯度，而且能够检测均匀电磁场(11)。
权利要求 :
1.一种特别用于机动车辆(10)的安全系统，包括发送电磁场(11，14)形式的信号的发射机以及接收该信号并将相应的响应信号发回另一个接收机的移动式接收机(12)，其中移动式接收机(12)能够检测电磁场(11，14)的梯度，其特征在于能够检测均匀电磁场(11)。
2.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，提供多个发射机。
3.根据权利要求1或2所述的安全系统，其特征在于，能够检测时间梯度。
4.根据权利要求2所述的安全系统，其特征在于，所述发射机中的每个发射机发送不同的信号。
5.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，通过移动式接收机(12)能够定位一个或更多的发射机。
6.根据权利要求5所述的安全系统，其特征在于，移动式接收机(12)具有定向天线。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种安全系统，特别是机动车辆中的安全系统，包括发送电磁场形式的信号的发射机以及接收该信号并将相应的响应信号发回另一个接收机的移动式接收机(transportable receiver)。
背景技术
从实践中，特别是从机动车辆技术来看，对于本领域的普通技术人员而言知道和熟悉范围非常广泛的安全系统。这些系统基本上由安装在机动车辆中并发送电磁脉冲或信号的发射机构成。该信号通常由发射机连续输出或者以一定间隔输出。这种信号由移动式接收机接收，其中当机动车辆用户离开机动车辆时，他随身携带该接收机。该信号优选具备机动车辆专用代码，以便接收机仅仅响应于这种专门信号。所述发射机只具有一定的范围，以便安全系统仅当具备接收机的用户进入机动车辆的最大距离范围内时才进行操作。如果所接收的信号对应于移动式接收机中存储的代码，则分配给移动式接收机的发射机发出相应的响应脉冲或响应信号，并通过机动车辆中的另一个固定接收机接收该响应脉冲或信号。然后例如通过机动车辆中用于控制所有必需功能的中央控制单元，解锁中控锁，以便允许经授权的用户进入机动车辆中。包括接收机/发射机的移动式单元也称为“发射机应答器”或“标记卡(badge)”。
但是，仍然有可能误用受这种安全系统保护的机动车辆。例如，在机动车辆中发射机范围内的直接邻近区域逗留的窃贼1能够将通过适当的接收机接收的信号传递给曾经跟随已经离开机动车辆的用户的窃贼2。窃贼2通过这种转发的信号模拟机动车辆，以便用户携带的接收机/发射机相应地输出响应信号，该信号进而又从窃贼2传递回窃贼1，并且后者因此能够获得未授权的使用该机动车辆。通过移动式接收机/发射机发射响应信号通常不能被用户注意到。为了克服这个问题，在现有技术中已经提出了大量的建议。
EP1271420A2公开了一种安全系统，其中通过时钟测量机动车辆中的发射机发送信号和接收相应的响应信号之间的时间。只有当没有超出对于响应信号的可定义的上限时间时才允许使用，也就是说移动式接收机以及因此用户必须位于机动车辆的直接邻近区域。尽管这样阻止了上述的信号转发，但是仍然能够模拟发射机的信号和相应的响应信号。
EP1147953A2描述了一种安全系统，其中只有当移动式接收机所接收的信号具有最小强度时允许使用机动车辆，也就是说用户必须靠近机动车辆站立。在这种情况下，也不能排除未授权的人模拟各种信号。
US6323566B1公开了一种安全系统，其中机动车辆中的发射机发送射频(RF)信号以及移动式接收机/发射机然后发回低频信号(LF)，其中双向通信在LF频率发生。在这种情况下也没有措施来防止第三方的未授权使用。
WO 02/095690A1描述了一种安全系统，包括位于机动车辆中的短距离LF发射机(可达1米)和发回长距离RF信号(可达30米)的移动式接收机/发射机。另外，双向通信在RF频率发生。为此，在机动车辆中布置了多个不同天线。短距离LF信号确保用户必须位于机动车辆的直接邻接区域中。仍然能够模拟用户或其移动式接收机/发射机。
US6522241B1公开了一种安全系统，包括位于机动车辆中的至少两根天线，所述天线具有相互重叠的发送/接收范围。只有当两根天线在相同的时间接收到来自移动式发射机的信号时才获得授权使用，该发射机位于机动车辆中两根天线的重叠范围内。所以用户必须已经位于机动车辆内。因此也不可能防止未授权人的实际使用。
已知的安全系统的一个缺点是如下事实，一个或更多未授权的人以上述方式即通过适当的发射机/接收机模拟电磁信号能够瞒骗这些安全系统。来自机动车辆中发射机的信号能够以一种简单和已知的方式被模拟。
US2002/0024429A1公开了一种车载防盗系统，具有收发机和便携式码发射器。收发机发射具有椭圆偏振和圆偏振的电磁波。如果便携式码发射器接收到问询信号，则发射响应信号。由此，可以仅在某一时间段Δt0内以特定的幅度/场强发射问询信号的情况下，才发射此响应信号。为了完成上述功能，便携式码发射器可以对电磁场的梯度进行分析。
DE19832204A1公开了一种用于机动车辆的无钥匙进入系统。在所发射的电磁信号中，以比其他数据比特更高的发射功率来发射其中的某些数据比特，以实现对发射信号的编码。
但是，仍然有可能误用受这种安全系统保护的机动车辆。例如，在机动车辆中发射机范围内的直接邻近区域逗留的窃贼1能够将通过适当的接收机接收的信号传递给曾经跟随已经离开机动车辆的用户的窃贼2。窃贼2通过这种转发的信号模拟机动车辆，以便用户携带的接收机/发射机相应地输出响应信号，该信号进而又从窃贼2传递回窃贼1，并且后者因此能够获得未授权的使用该机动车辆。通过移动式接收机/发射机发射响应信号通常不能被用户注意到。为了克服这个问题，在现有技术中已经提出了大量的建议。
EP1271420A2公开了一种安全系统，其中通过时钟测量机动车辆中的发射机发送信号和接收相应的响应信号之间的时间。只有当没有超出对于响应信号的可定义的上限时间时才允许使用，也就是说移动式接收机以及因此用户必须位于机动车辆的直接邻近区域。尽管这样阻止了上述的信号转发，但是仍然能够模拟发射机的信号和相应的响应信号。
EP1147953A2描述了一种安全系统，其中只有当移动式接收机所接收的信号具有最小强度时允许使用机动车辆，也就是说用户必须靠近机动车辆站立。在这种情况下，也不能排除未授权的人模拟各种信号。
US6323566B1公开了一种安全系统，其中机动车辆中的发射机发送射频(RF)信号以及移动式接收机/发射机然后发回低频信号(LF)，其中双向通信在LF频率发生。在这种情况下也没有措施来防止第三方的未授权使用。
WO 02/095690A1描述了一种安全系统，包括位于机动车辆中的短距离LF发射机(可达1米)和发回长距离RF信号(可达30米)的移动式接收机/发射机。另外，双向通信在RF频率发生。为此，在机动车辆中布置了多个不同天线。短距离LF信号确保用户必须位于机动车辆的直接邻接区域中。仍然能够模拟用户或其移动式接收机/发射机。
US6522241B1公开了一种安全系统，包括位于机动车辆中的至少两根天线，所述天线具有相互重叠的发送/接收范围。只有当两根天线在相同的时间接收到来自移动式发射机的信号时才获得授权使用，该发射机位于机动车辆中两根天线的重叠范围内。所以用户必须已经位于机动车辆内。因此也不可能防止未授权人的实际使用。
已知的安全系统的一个缺点是如下事实，一个或更多未授权的人以上述方式即通过适当的发射机/接收机模拟电磁信号能够瞒骗这些安全系统。来自机动车辆中发射机的信号能够以一种简单和已知的方式被模拟。
US2002/0024429A1公开了一种车载防盗系统，具有收发机和便携式码发射器。收发机发射具有椭圆偏振和圆偏振的电磁波。如果便携式码发射器接收到问询信号，则发射响应信号。由此，可以仅在某一时间段Δt0内以特定的幅度/场强发射问询信号的情况下，才发射此响应信号。为了完成上述功能，便携式码发射器可以对电磁场的梯度进行分析。
DE19832204A1公开了一种用于机动车辆的无钥匙进入系统。在所发射的电磁信号中，以比其他数据比特更高的发射功率来发射其中的某些数据比特，以实现对发射信号的编码。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的安全系统，其中移动式接收机能够可靠地检测它所接收的电磁信号是否实际上就是由相关发射机，例如机动车辆中的发射机所发射的。
本发明的核心构思在于不但移动式接收机接收机动车辆中固定发射机发射的电磁信号以及例如关于代码来分析该信号，而且检测电磁场的梯度。这意味着还通过移动式接收机记录电磁场的空间和/或时间变化，并且只有当移动式接收机测量的梯度满足预先定义的条件时才授权使用机动车辆或者输出相应的响应信号。为此目的，通过机动车辆中的一个或更多固定发射机发射具有特定场分布的电磁信号，其中例如通过位于机动车辆上或机动车辆中的发射机或发射天线的位置能够确定空间梯度。还有可能使用多个天线，每根天线具有不同辐射特性，以便通过重叠电磁场获得特定的场分布。相应的用于测量电磁场的空间和/或时间梯度的电子组件和电路对于本领域的普通技术人员来说是已知的，移动式接收机能够装备适当的接收装置和相应的用于信号处理的电子器件。
本发明的优点在于，给定适当的梯度选择，未授权的人不能够模拟来自机动车辆中一个或多个固定发射机的电磁场，或者模拟如此复杂，以至在任何情况下都将引起第三方的注意。因此在用户远离其机动车辆时，不再有可能将模拟的信号发送到安全系统的用户所携带的接收机。
将会明白，所述安全系统能够用作任何期望目的的使用控制，其中只有当用户携带具有正确代码的发射机/接收机时授权使用。该安全系统优选在机动车辆技术中使用。
本发明所规定的梯度形式保证了能够通过移动式接收机以简单的方式测量梯度。当携带移动式接收机的用户接近包括固定发射机的机动车辆时，测量发生。以任何期望的方式通过一个或更多发射机的选择安排定义所述梯度。特别是，建议电磁场基本上在至少围绕汽车的邻近区域或者驾驶员门的区域中均匀以及其空间梯度基本上是零。上述窃贼2所携带的用于模拟固定发射机信号的发射机，仅仅以具有已知空间梯度的点源的方式发射电磁场，在空间中的每一点上该梯度为除零之外的值。这能够通过移动式发射机确定。所以窃贼2不能够模拟例如具有特定梯度的通过车辆上空间相隔的多个发射机所产生的电磁场。因此用户携带的移动式接收机/发射机不能发射期望的响应信号。尽管在理论上对于窃贼1来说有可能在机动车辆边精确地测量主要的场分布，但是这相当复杂并且将会吸引留心的过路人的注意。而且，例如在机动车辆中有两个固定发射机的情况下，在用户远离机动车辆时，两个窃贼2必须接近机动车辆的用户，直到他们具有与发射机完全相同的间隔距离。这也难于以不引人注意的方式执行。
优选地，本发明所规定的措施指单个发射机不能模拟通过机动车辆上或机动车辆中的多个固定发射机产生的电磁场。通过具有两个发射机，例如一个发射机位于机动车辆的前部区域，另一个发射机位于机动车辆的后部区域。则有可能获得至少在机动车辆驾驶员门的区域中均匀的场分布，用户通常在该区域进入所述车辆。当移动式接收机接近所述机动车辆时，这种均匀性或者基本上没有空间梯度能够通过该移动式接收机确定，然后只发送相应的响应信号到该机动车辆中的接收机。
优选地，为了授权使用所述机动车辆，还可以使用时间梯度。在这种情况下，一个或更多固定发射机能够例如在每种情况下发射不同的信号或信号序列，其中对该信号的时间分布的检测和处理通过移动式接收机使用适于这种目的以及本身已知的装置来实现。例如建议两个发射机以交替的方式发射信号，所述移动式接收机接收所述信号，其中，该接收机记录信号的不同时间梯度，并且由于机动车辆中发射机的不同位置还记录其相应的不同空间梯度。这些信号同样不能够被窃贼2所携带的单个发射机模拟。
优选地，为了使信号不可能通过单个发射机进行模拟，多个固定发射机中每个发射机发送不同的信号或信号序列。在这种情况下，可以发射所述信号以便信号以中央控制单元控制的方式相互叠加和/或在时间上相互分离。所述移动式接收机如此设计以便能够处理输入的信号和确定正确的、先前定义的相应信号的时间分布，以便然后将相应的响应信号发送回机动车辆中的接收机。
根据本发明的另一改进，移动式接收机能够定位一个或多个固定发射机。具有用于确定信号源位置的相关电子估计装置的接收机对于本领域的普通技术人员来说是已知的。优选地，该接收机具有一个或更多定向天线，当接收机接近机动车辆时，通过该天线结合固定发射机的已知辐射特性和已经确定的场梯度能够确定机动车辆中发射机的位置。例如，只有当移动式接收机确定在一定的距离间隔存在两个发射机时可以给予使用授权，其中这个距离由机动车辆上或机动车辆中的发射机位置来定义。
本发明的核心构思在于不但移动式接收机接收机动车辆中固定发射机发射的电磁信号以及例如关于代码来分析该信号，而且检测电磁场的梯度。这意味着还通过移动式接收机记录电磁场的空间和/或时间变化，并且只有当移动式接收机测量的梯度满足预先定义的条件时才授权使用机动车辆或者输出相应的响应信号。为此目的，通过机动车辆中的一个或更多固定发射机发射具有特定场分布的电磁信号，其中例如通过位于机动车辆上或机动车辆中的发射机或发射天线的位置能够确定空间梯度。还有可能使用多个天线，每根天线具有不同辐射特性，以便通过重叠电磁场获得特定的场分布。相应的用于测量电磁场的空间和/或时间梯度的电子组件和电路对于本领域的普通技术人员来说是已知的，移动式接收机能够装备适当的接收装置和相应的用于信号处理的电子器件。
本发明的优点在于，给定适当的梯度选择，未授权的人不能够模拟来自机动车辆中一个或多个固定发射机的电磁场，或者模拟如此复杂，以至在任何情况下都将引起第三方的注意。因此在用户远离其机动车辆时，不再有可能将模拟的信号发送到安全系统的用户所携带的接收机。
将会明白，所述安全系统能够用作任何期望目的的使用控制，其中只有当用户携带具有正确代码的发射机/接收机时授权使用。该安全系统优选在机动车辆技术中使用。
本发明所规定的梯度形式保证了能够通过移动式接收机以简单的方式测量梯度。当携带移动式接收机的用户接近包括固定发射机的机动车辆时，测量发生。以任何期望的方式通过一个或更多发射机的选择安排定义所述梯度。特别是，建议电磁场基本上在至少围绕汽车的邻近区域或者驾驶员门的区域中均匀以及其空间梯度基本上是零。上述窃贼2所携带的用于模拟固定发射机信号的发射机，仅仅以具有已知空间梯度的点源的方式发射电磁场，在空间中的每一点上该梯度为除零之外的值。这能够通过移动式发射机确定。所以窃贼2不能够模拟例如具有特定梯度的通过车辆上空间相隔的多个发射机所产生的电磁场。因此用户携带的移动式接收机/发射机不能发射期望的响应信号。尽管在理论上对于窃贼1来说有可能在机动车辆边精确地测量主要的场分布，但是这相当复杂并且将会吸引留心的过路人的注意。而且，例如在机动车辆中有两个固定发射机的情况下，在用户远离机动车辆时，两个窃贼2必须接近机动车辆的用户，直到他们具有与发射机完全相同的间隔距离。这也难于以不引人注意的方式执行。
优选地，本发明所规定的措施指单个发射机不能模拟通过机动车辆上或机动车辆中的多个固定发射机产生的电磁场。通过具有两个发射机，例如一个发射机位于机动车辆的前部区域，另一个发射机位于机动车辆的后部区域。则有可能获得至少在机动车辆驾驶员门的区域中均匀的场分布，用户通常在该区域进入所述车辆。当移动式接收机接近所述机动车辆时，这种均匀性或者基本上没有空间梯度能够通过该移动式接收机确定，然后只发送相应的响应信号到该机动车辆中的接收机。
优选地，为了授权使用所述机动车辆，还可以使用时间梯度。在这种情况下，一个或更多固定发射机能够例如在每种情况下发射不同的信号或信号序列，其中对该信号的时间分布的检测和处理通过移动式接收机使用适于这种目的以及本身已知的装置来实现。例如建议两个发射机以交替的方式发射信号，所述移动式接收机接收所述信号，其中，该接收机记录信号的不同时间梯度，并且由于机动车辆中发射机的不同位置还记录其相应的不同空间梯度。这些信号同样不能够被窃贼2所携带的单个发射机模拟。
优选地，为了使信号不可能通过单个发射机进行模拟，多个固定发射机中每个发射机发送不同的信号或信号序列。在这种情况下，可以发射所述信号以便信号以中央控制单元控制的方式相互叠加和/或在时间上相互分离。所述移动式接收机如此设计以便能够处理输入的信号和确定正确的、先前定义的相应信号的时间分布，以便然后将相应的响应信号发送回机动车辆中的接收机。
根据本发明的另一改进，移动式接收机能够定位一个或多个固定发射机。具有用于确定信号源位置的相关电子估计装置的接收机对于本领域的普通技术人员来说是已知的。优选地，该接收机具有一个或更多定向天线，当接收机接近机动车辆时，通过该天线结合固定发射机的已知辐射特性和已经确定的场梯度能够确定机动车辆中发射机的位置。例如，只有当移动式接收机确定在一定的距离间隔存在两个发射机时可以给予使用授权，其中这个距离由机动车辆上或机动车辆中的发射机位置来定义。
附图说明
将参考附图中所示实施例的两个实例进一步描述本发明，但是本发明并不局限于此。
图1通过示意平面图示出了具有相应的发射电磁场的机动车辆和人。
图2通过示意平面图示出了包括两个发射机的机动车辆。
图1通过示意平面图示出了具有相应的发射电磁场的机动车辆和人。
图2通过示意平面图示出了包括两个发射机的机动车辆。
具体实施方式
图1的左手侧所示实施例的实例是包括安全系统的机动车辆10。在本例中，在机动车辆10中安排至少两个或更多发射机，以便它们一起至少在驾驶员门的区域中产生基本上均匀的电磁场11，其中机动车辆10的用户通过该门进入和离开所述车辆。这通过在该区域中相互并行传播的电磁场11的场线示出。
场11的这种均匀性或基本上在该区域中是零的相应空间和/或时间梯度能够以本身已知的方式通过机动车辆10的用户所携带的移动式接收机12进行测量。只有当接收机12确定场11的场线的相应分布时，接收机12才将响应信号传递回机动车辆10中的另一个接收机并授权使用。
在图1中的右手部分示出了单个发射机产生的电磁场14。如果人13试图欺骗接收机12发射上述响应信号，这种场14将由具有移动式发射机的未授权的人13产生。电磁场14对应于点源，以及特别是在空间的每一点上具有除零之外能够通过接收机12测量的梯度。
在图2所述的实施例中，机动车辆10在前部和后部区域中具有两个发射机，每个发射机以点源的方式产生电磁场14。在本例中，当用户接近机动车辆10时，移动式接收机12能够，例如借助定向天线并根据辐射特性以及在接收机12的位置所测量的空间梯度，定位所述两个发射机。如果接收机12确定存在位于相互预先定义的距离的两个发射机，那么该接收机发射相应的响应信号。
另外，任何期望的各个代码都可以包含在发射机所发射的信号中，或者两个或更多发射机能够在每种情况下以特定的时间间隔发射其信号。
标记列表：
10 机动车辆
11 均匀电磁场
12 移动式接收机
13 未授权的人
14 不均匀电磁场
场11的这种均匀性或基本上在该区域中是零的相应空间和/或时间梯度能够以本身已知的方式通过机动车辆10的用户所携带的移动式接收机12进行测量。只有当接收机12确定场11的场线的相应分布时，接收机12才将响应信号传递回机动车辆10中的另一个接收机并授权使用。
在图1中的右手部分示出了单个发射机产生的电磁场14。如果人13试图欺骗接收机12发射上述响应信号，这种场14将由具有移动式发射机的未授权的人13产生。电磁场14对应于点源，以及特别是在空间的每一点上具有除零之外能够通过接收机12测量的梯度。
在图2所述的实施例中，机动车辆10在前部和后部区域中具有两个发射机，每个发射机以点源的方式产生电磁场14。在本例中，当用户接近机动车辆10时，移动式接收机12能够，例如借助定向天线并根据辐射特性以及在接收机12的位置所测量的空间梯度，定位所述两个发射机。如果接收机12确定存在位于相互预先定义的距离的两个发射机，那么该接收机发射相应的响应信号。
另外，任何期望的各个代码都可以包含在发射机所发射的信号中，或者两个或更多发射机能够在每种情况下以特定的时间间隔发射其信号。
标记列表：
10 机动车辆
11 均匀电磁场
12 移动式接收机
13 未授权的人
14 不均匀电磁场