用于车辆超宽带模块的位置检测设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年10月15日提交的韩国专利申请第2021-013729号的优先权和权益，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种超宽带(UWB)模块，更具体地说，涉及一种用于检测安装在车辆中的UWB模块位置的技术。

背景技术

超宽带(UWB)通信是一种使用波长为6至8GHz、带宽为500MHz或以上的极短信号的通信方案。该通信方案通过使用飞行时间(ToF)技术将光速乘以通信实体之间的信号到达时间来计算通信实体之间的距离。与Wi-Fi或蓝牙不相同，这种通信方案可以测量以厘米为量级的距离，而且传输距离很长，可达100米。此外，由于仅允许在特定注册设备之间进行距离测量，因此该通信方案具有极好的安全性。超宽带通信是近年来应用于从智能手机到汽车等各个领域的一项技术。

为了与数字汽车钥匙、遥控钥匙等的通信，UWB模块应用于汽车。如果在汽车生产中的UWB模块装配阶段，由于装配工的错误或失误，或在装配过程中，UWB模块安装严重错位，则应在车辆制造后的末端(EOL)处发现该问题。此外，如果UWB模块在行驶过程中由于震动或其他原因而变得不适当，则相关功能(数字钥匙定位、遥控认证等)可能会出现问题。这个问题应该由消费者认识到问题并访问汽车修理厂来解决，或者应该在定期的车辆检查中发现。

发明内容

如上所述，当超宽带(UWB)模块安装在车辆中不适当的位置或由于其他冲击而从其原始位置移动时，由于数字钥匙定位、遥控认证等功能存在问题，因此无法正常提供服务，如果用户在不知道UWB模块安装不当或移动的情况下使用车辆，则会出现这种情况。因此，本发明相对简单地通过在售后检查时或在车辆生产期间的检查期间发出诊断命令并使用车辆诊断设备显示诊断结果来检测上述问题。

为了解决上述问题，根据本发明，使用与数字钥匙或遥控(例如，车身域控制器(BDC)、集成车身控制单元(IBU)或身份认证单元(IAU))相关的控制器的诊断功能，并使用现有方法和设备(例如，车辆诊断设备)，检测UWB模块的位置，以估计模块是否处于异常状态(安装位置不正确、偏离正确位置等)。因此，在无需拆解车辆的情况下通过利用UWB模块的独特功能，可以找出从车辆外部看不到的UWB模块的安装位置的当前状态。

通过下面参考附图描述的具体实施例，本发明的配置和行为将变得更加明显。

附图说明

图1显示了应用于特定车辆的超宽带(UWB)系统。

图2示出了图1所示的每个UWB模块的坐标。

图3显示了在图2的情况下，基于每个UWB模块的坐标计算的UWB模块之间的距离。

图4是根据本发明实施例的UWB模块位置检测设备的框图。

图5是根据本发明变形的UWB模块位置检测设备的框图。

具体实施方式

结合附图详细描述的优选实施例，本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将变得显而易见。然而，本发明不限于以下实施例，并且可以以各种形式实现。提供这些实施例只是为了完全公开本发明，并向本领域技术人员充分告知本发明的范围，本发明由所附权利要求书定义。此外，本文使用的术语仅用于描述实施例，而不限制本发明。在此，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“一个(one)”包括复数形式。此外，术语“包括”和/或“包含”用于指定所述元件、步骤、操作和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他元件、步骤、操作和/或组件的存在或添加。以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。此时，如果对公知元件或功能的详细描述可能会模糊本发明的要点，则将省略这些描述。

图1显示了应用于超宽带车辆的UWB系统。

在本文所示的车辆UWB系统的情况下，安装了七个UWB模块UWB1至UWB7(锚)，以与数字钥匙30和遥控40通信(UWB模块的数量和安装位置可能因车辆型号、车辆尺寸等而不相同)。

安装在同一车辆上的所有UWB模块UWB1至UWB7的安装位置在开发阶段确定并固定，但如上所述，由于装配人员或者装配过程中的错误或失误，UWB模块被错误地装配或不当地装配以致严重错位。此类安装错误应在车辆生产线的末端(EOL)发现。同时，当UWB模块在行驶过程中由于震动或其他原因而移动或离开位置时，相关功能(数字钥匙定位、遥控认证等)可能会出现问题。这个问题应该由消费者认识到问题并访问汽车修理厂来解决，或者应该在定期的车辆检查中发现。

图2示出了图1所示的UWB模块UWB1至UWB7的坐标(x,y,z)。UWB4的位置设置作为平面上的参考位置(原点)。x轴表示右侧车辆宽度方向上的距离，y轴表示车辆前进方向上的距离，z轴表示车顶方向上的距离。因此，在图2的情况下，UWB4位于x轴上0m、y轴上0m和z轴上0.5m的位置，其坐标为(0,0,0.5)。类似地，UWB1的坐标是(0,4,0.5)，UWB2的坐标是(2,4,0.5)，UWB3的坐标是(2,0,0.5)，UWB5的坐标是(0.7,2,1.5)，UWB6的坐标是(1.3,1,1.5)，UWB7的坐标是(0.7,0.7,1.5)。通过这种方式，可以利用每个UWB模块的固定坐标轻松地从数学上计算UWB模块之间的距离。

图3显示了在图2的情况下，基于每个UWB模块的坐标计算的UWB模块之间的距离。然而，模块的坐标和模块之间的距离已在车辆开发阶段确定。因此，在车辆中安装UWB模块后，可以通过在EOL或汽车修理厂强制驱动每个模块来测量模块之间的距离。通过将模块之间的测量距离与预定距离进行比较，可以检测车辆中UWB模块的当前位置，以估计位置是正常还是异常。UWB模块的强制驱动可以通过车辆诊断单元和UWB模块控制器之间的诊断通信来执行。

再次参考图1，UWB模块连接到本地控制器局域网(CAN)网络(高速CAN或CAN灵活数据(FD))10，并以有线方式与控制器20联网，例如车辆的BDC、IBU、IAU等。由于UWB模块执行与数字钥匙30和遥控40的双向通信，因此UWB模块具有传输(Tx)功能和接收(Rx)功能。因此，可以使用UWB模块的Tx和Rx功能测量模块之间的距离。

此外，控制器20连接至车身CAN网络50。因此，可以通过使用诊断设备通过车身CAN网络50访问控制器20来执行诊断通信。使用该诊断通信，可以在UWB模块的制造(EOL)或检查(自动维修车间)时检测UWB模块的位置，确定位置是否正常，并通过诊断设备显示确定结果。为了通过诊断设备使用诊断通信，例如，可以使用控制器20的通用诊断规范中定义的“通用诊断服务-InputOutputControlByIdentifier”。

图4是根据本发明实施例的UWB模块位置检测设备60的框图。根据本发明的UWB模块位置检测方法可以容易地从图4中配置的设备导出。

设备60可以包括在控制器20中，例如BDC、IBU、IAU等，连接到图1所示的本地CAN网络10和车身CAN网络50，但本发明不限于此。例如，设备60可以被实现为专用于UWB模块的位置检测的单独且独立设计的模块，而不是BDC、IBU或IAU。

在图4中，UWB模块位置检测设备60包括诊断设备接口610，其被配置为当诊断设备70通过车身CAN网络50连接时，从诊断设备接收诊断命令并将诊断结果输出到诊断设备；UWB模块驱动单元620，其被配置为当通过诊断命令启动诊断(位置检测)时，强制驱动连接到本地CAN网络10的多个UWB模块(参见图1)；测距单元630，其被配置为在被驱动的UWB模块之间执行测距；存储单元640，其被配置为存储UWB模块的位置信息(例如，每个模块的坐标)；以及适当性确定单元650，其被配置为基于存储单元640中存储的UWB模块的位置信息，将通过测距单元630的测距获得的测量距离值与参考距离值进行比较，当两个值(测量距离值和参考距离值)基本相同时，确定测量距离值是适当的，当两个值基本不相同时，确定测量距离值是不适当的。

更具体地说，响应于来自诊断设备70的诊断命令，UWB模块驱动单元620强制驱动多个UWB模块中的两个，并且测距单元630对被强制驱动的两个模块执行测距。(此时，由于UWB模块的频率特性(6GHz到8GHz)，该模块被周围的障碍物影响，并且因此，只有在没有障碍物(尤其是金属或人)围绕或介于两个模块之间才能够获得准确的结果。)

例如，在图1所示的车辆UWB系统的情况下，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB1和UWB2，然后测距单元630对UWB1和UWB2执行测距。然后，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB2和UWB3，然后测距单元630对UWB2和UWB3执行测距。接下来，通过对其他UWB模块逐个强制驱动和执行测距，UWB模块驱动单元620完成对所有UWB模块的测距。为了实现本发明的目的，优选地，测距单元630应当对所有多个UWB模块执行至少两次测距。

作为另一个示例，UWB模块驱动单元620可以整体强制驱动多个UWB模块，并且测距单元630可以对两个被驱动的UWB模块执行多次测距。即使在这种情况下，也应在所有多个UWB模块上执行至少两次测距。

如上所述，适当性确定单元650基于存储单元640中存储的UWB模块的位置信息，将通过测距单元630的测距获得的测量距离值与参考距离值进行比较，确定当两个值基本相同时测量距离值是适当的，并确定当两个值实质上不相同时，测量距离值是不适当的。这里，两个基本相同的值表示允许偏差(尽管不完全相同)包括在相同的范围内。例如，在允许偏差设置为±0.5m的情况下，当参考距离值为2m，测量距离值为1.7m时，这些值可视为相同。

图5是根据从图4的实施例修改的变体的UWB模块位置检测设备60’的框图。在此，根据本发明的UWB模块位置检测方法可以容易地从如图5中的配置的设备中导出。

图5的实施例与图4的实施例的不相同之处在于，信号强度测量单元660测量从特定模块接收的模块的信号强度，而不是从在模块之间执行测距的测距单元630接收的模块的信号强度，并且适当性确定单元650'将测量信号强度与存储在存储单元640中的参考信号强度进行比较以确定信号强度是适当的。

具体地说，根据图5的实施例的UWB模块位置检测设备60'包括诊断设备接口610，其被配置为当诊断设备70通过车身CAN网络50连接时，从诊断设备接收诊断命令并向诊断设备输出诊断结果；UWB模块驱动单元620，其被配置为在开始诊断时强制驱动连接到本地CAN网络10的多个UWB模块；信号强度测量单元660，其被配置为测量由被驱动的UWB模块接收的模块的信号强度；存储单元640’，其被配置为存储每个UWB模块的参考信号强度；以及适当性确定单元650’，其被配置为将由信号强度测量单元660获得的特定UWB模块接收的模块的测量信号强度与存储单元640中存储的参考信号强度进行比较’，当两个强度值基本相同时，确定测得的强度是适当的，当两个强度值基本上不相同时，确定测量的强度是不适当的。

下表是测距单元630或信号强度测量单元660'执行的测距和信号强度测量策略的示例。

在该示例性测量方法中，首先，当UWB模块驱动单元620强制驱动UWB1和UWB2时，测距单元630在UWB1和UWB2之间执行测距，或者信号强度测量单元660测量从UWB1接收的UWB2的信号强度。此时，参考距离值为2.00±0.5m，参考信号强度为-75±8dBm。随后，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB2和UWB3以测量UWB2和UWB3之间的距离或测量从UWB2接收到的UWB3的信号强度。此时，参考距离值为4.00±0.5m，参考信号强度为-85±8dBm。随后，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB3和UWB4以测量UWB3和UWB4之间的距离或测量从UWB3接收到的UWB4的信号强度。此时，参考距离值为2.00±0.5m，参考信号强度为-75±8dBm。随后，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB4和UWB1以测量UWB4和UWB1之间的距离或测量从UWB4接收到的UWB1的信号强度。此时，参考距离值为4.00±0.5m，参考信号强度为-85±8dBm。随后，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB5和UWB6以测量UWB5和UWB6之间的距离或测量从UWB5接收到的UWB6的信号强度。此时，参考距离值为1.17±0.5m，参考信号强度为-72±8dBm。随后，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB6和UWB7以测量UWB6和UWB7之间的距离或测量从UWB6接收的UWB7的信号强度。此时，参考距离值为0.67±0.5m，参考信号强度为-70±8dBm。最后，UWB模块驱动单元620强制驱动UWB7和UWB5以测量UWB7和UWB5之间的距离或测量从UWB7接收的UWB5的信号强度。此时，参考距离值为1.30±0.5m，参考信号强度为-73±8dBm。UWB模块的强制驱动和距离测量或信号强度测量可以按照上述顺序逐步执行，但也可以同时执行。

如上所述，当测距单元630或信号强度测量单元660获得测量距离值或测量信号强度时，适当性确定单元650或650’将获得的测量距离值或测量信号强度与如上表所示确定的参考距离值或参考信号强度进行比较，并确定相应UWB模块之间的距离和相应UWB模块的信号强度是否适当。确定结果通过诊断设备接口610显示在诊断设备70上。因此，诊断设备的操作者可以从显示的确定结果中找出哪个UWB模块异常。

然而，处理器也可以通过对确定结果执行逻辑操作来自动估计哪个UWB模块位置异常。因此，在这种情况下，根据图4或图5的实施例的UWB模块位置检测设备60或60′可以包括异常模块估计单元(未示出)，该异常模块估计单元被配置为根据适当性确定单元650或650′的确定结果估计多个UWB模块中的局部异常UWB模块。

例如，当UWB1和UWB2之间的测量(范围)距离值被确定为适当的2m，并且UWB2和UWB3之间的测量距离值被确定为不适当的5m时，诊断设备或异常模块估计单元的操作者可以估计UWB3的位置在UWB1、UWB2、以及UWB3之间是异常的，因为异常模块估计单元确定在UWB1和UWB2之间的距离适当的条件下，UWB2和UWB3之间的距离不适当。(当然，不能排除UWB1、UWB2、UWB3的位置由于复杂原因都异常的情况。在这种情况下，需要拆解汽车或进行更详细的分析。)

本发明可获得的优点如下。

当UWB模块安装不当或在使用过程中移动时，相关服务(数字钥匙或遥控)无法正常使用。即使在这种情况下，也可以通过利用通过本发明的UWB的独特功能来找到从车辆外部看不见的UWB模块，而无需经历例如拆解车辆的过程。特别是，通过使用相关控制器(BDC、IAU、IBU等)的诊断功能，可以使用现有的方法和设备(车辆诊断设备)轻松地执行位置检测，从而可以最大限度地提高装配线、汽车修理厂工人和相关负责人的工作效率，并降低检查成本。

已参考优选实施例详细描述了本发明，但本领域技术人员可以理解，本发明可以以不相同于本文所述的特定形式实施，而不改变本发明的技术精神或基本特征。因此，上述实施例将被视为说明性的而非限制性的。此外，本发明的范围不是由详细描述定义的，而是由以下权利要求定义的，权利要求及其等价物中的所有更改或修改将被解释为包括在本发明的技术范围内。