一種具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙制造技術

本發明專利技術揭示了一種具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，基于超寬帶技術實現一種包括車輛鑰匙上UWB標簽和運動傳感器、車身UWB基站、車輛CAN通信網絡、汽車微控制器(MCU)以及MCU上定位算法的具有定位功能的車輛數字鑰匙。本發明專利技術相對于基于無線射頻識別技術或藍牙定位技術的車輛數字鑰匙，在實現定位功能的前提下，具有低功耗、高精度、高靈敏度以及抗干擾能力強等特性。更快速精準的讓車輛“知曉”數字鑰匙的位置，有利于提高人車交互的智能化體驗。有利于提高人車交互的智能化體驗。有利于提高人車交互的智能化體驗。

【技術實現步驟摘要】
一種具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙


[0001]本專利技術涉及汽車電子領域，特別是涉及車輛數字鑰匙的定位部分以及汽車上超寬帶(以下簡稱UWB)技術的應用部分。

技術介紹

[0002]隨著汽車電子技術飛速發展和汽車智能化發展，讓車輛“知曉”攜帶車輛數字鑰匙的人所在的位置是人車交互的重要一環。因此為車輛數字鑰匙配置定位功能是發展趨勢。
[0003]傳統基于無線射頻識別技術或藍牙的數字鑰匙定位技術在定位安全性、抗干擾性、定位距離、定位精度以及定位靈敏度方面都有較大的缺陷。例如公開號為CN113613197A，公開日為2021年11月5日，專利名稱為《車輛與數字鑰匙的配對方法及裝置》的專利文獻，其公開了數字鑰匙及其控制方法，包括：響應于移動端發送的配對請求，基于車輛的物理不可克隆部件，確定所述車輛的第二特征參數；根據所述移動端發送的配對請求確定第一密鑰參數和計算因子；根據所述第一密鑰參數、所述第二特征參數和所述計算因子，生成車輛會話密鑰；基于所述車輛會話密鑰對所述移動端進行認證，得到認證結果，所述認證結果指示所述移動端作為數字鑰匙是否與所述車輛配對成功。
[0004]類似數字鑰匙存在定位安全性、抗干擾性、定位距離、定位精度以及定位靈敏度方面無法兼顧，而達到十分優異的鑰匙性能，難以滿足汽車工業發展的需求。

技術實現思路

[0005]本專利技術所要解決的技術問題是實現一種具有定位精度高、超低功耗、強抗干擾以及高安全性等技術特點的車輛數字鑰匙。
[0006]為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，車輛數字鑰匙上內設有UWB標簽、運動傳感器，車輛內設有UWB基站，所述UWB基站經CAN網絡與汽車微控制器通信，所述運動傳感器連接并輸出運動狀態信號至UWB標簽，所述UWB標簽與UWB基站通信獲取距離參數。
[0007]所述UWB基站在車輛上設有至少六個，分別位于車輛前端的左右兩側、車輛后端的左右兩側、車內后視鏡處，以及車后座頂，每個所述UWB基站均通過CAN網絡與MCU聯通。
[0008]所述UWB標簽將運動傳感器輸入的運動狀態信號輸送至UWB基站，再由UWB基站通過CAN網絡輸送至汽車微控制器，所述汽車微控制器通過運動狀態信號判斷車輛數字鑰匙的運動狀態。
[0009]當汽車微控制器獲取到車輛數字鑰匙的運動狀態信號，若判定車輛數字鑰匙當前運動狀態為運動，則進行車輛數字鑰匙定位運算，若判定車輛數字鑰匙當前運動狀態為靜止，則停止對車輛數字鑰匙定位運算。
[0010]數字鑰匙開機后，第一次運行定位算法時，汽車微控制器不考慮數字鑰匙當前運動狀態，直接計算出初始的UWB定位坐標。
[0011]進行車輛數字鑰匙定位運算時，UWB基站與UWB標簽通信獲取測距數據，汽車微控
制器對測距數據依次進行SG濾波算法、基站數據選擇算法、Chan算法，獲得定位坐標輸出并輸送至UWB標簽。
[0012]所述UWB基站每隔100ms分別與車輛數字鑰匙上的UWB標簽通信一次，所述UWB標簽UWB基站通過飛行時間法進行測距，UWB基站獲取距離數據后，將數據通過CAN網絡傳輸至汽車微控制器，汽車微控制器運行定位算法輸出數字鑰匙的定位坐標。
[0013]所述SG濾波算法是對窗口內數據最小二乘擬合，數據窗口設置為9，UWB測距的更新周期為100ms，算法產生的數據延時為400ms，所述SG濾波算法用于濾除UWB測距數據中的毛刺，使測距數據平滑的同時保持數據的變化規律。
[0014]所述基站數據選擇算法用于分析測距數據，保留距離車輛數字鑰匙最近的4個UWB基站的基站測距數據，其中3個UWB基站數據用于距離計算，剩余一個UWB基站數據用于冗余設計。
[0015]所述Chan算法是將初始非線性TOF方程組轉換為線性方程組，使用加權最小二乘法得到初始解，再使用第一步中的估計位置坐標及附加變量等約束條件進行第二次加權最小二乘估計得到改進的估計位置。
[0016]本專利技術利用UWB技術具的定位精度高、超低功耗、強抗干擾以及高安全性等優勢，實現厘米級定位，能夠更快速精準的讓車輛“知曉”數字鑰匙的位置，有利于提高人車交互的智能化體驗。
附圖說明
[0017]下面對本專利技術說明書中每幅附圖表達的內容作簡要說明：
[0018]圖1是運動傳感器數據傳輸至MCU的途徑示意圖；
[0019]圖2是人行走時運動傳感器Z軸加速度“波峰
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過零點
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波谷”模型圖；
[0020]圖3是車身UWB基站的布局和UWB坐標系俯視示意圖；
[0021]圖4是UWB定位算法流程圖。
具體實施方式
[0022]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本專利技術的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本專利技術的專利技術構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0023]具有超寬帶(UWB)定位功能的車輛數字鑰匙包括：鑰匙上UWB標簽、鑰匙上運動傳感器、車身UWB基站、車輛CAN通信網絡、汽車微控制器(MCU)以及MCU上定位算法等。鑰匙上UWB標簽配合車身UWB基站進行測距，運動傳感器數據用于判斷鑰匙的運動狀態，車身UWB基站的數量和布局保證UWB測距的合理性，CAN通信網絡保證UWB基站到MCU的數據傳輸；汽車微控制器負責接收處理各模塊的數據以及作為載體運行UWB定位算法。
[0024]圖1是運動傳感器數據傳輸至MCU的途徑示意圖，運動傳感器采集鑰匙加速度信息，UWB標簽配合車身UWB基站進行測距。具體的，運動傳感器和UWB標簽集成在車輛數字鑰匙上，運動傳感器數據先送至UWB標簽，UWB標簽與車身UWB基站0通信，UWB基站0獲取數據后，再將數據通過CAN網絡傳輸至MCU，MCU判斷鑰匙運動狀態。
[0025]運動傳感器數據通過UWB通信傳輸到車上UWB基站，再通過CAN網絡傳輸至汽車MCU，MCU上算法判斷鑰匙的運動狀態，決定是否運行UWB定位算法。旨在降低功耗和防止數字鑰匙靜止時的定位漂移。運動傳感器中包含3軸加速度計，圖2是人行走時運動傳感器加速度計Z軸加速度滿足“波峰
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過零點
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波谷”模型的示意，因此，MCU計算運動傳感器采集的數據是否滿足以下三個條件之一：
[0026]1、X軸加速度超過運動閾值；
[0027]2、Y軸加速度超過運動閾值；
[0028]3、Z軸加速度滿足“波峰
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過零點
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波谷”模型。
[0029]滿足則判定數字鑰匙處于運動狀態，反之則判定靜止。運動狀態下，MCU運行UWB定位算法，每100ms更新數字鑰匙定位坐標；靜止狀態下，MCU不運行UWB定位算法，數字鑰匙定位坐標保持與上一次一致，降低了MCU運行功耗。
[0030]本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，其特征在于：車輛數字鑰匙上內設有UWB標簽、運動傳感器，車輛內設有UWB基站，所述UWB基站經CAN網絡與汽車微控制器通信，所述運動傳感器連接并輸出運動狀態信號至UWB標簽，所述UWB標簽與UWB基站通信獲取距離參數。2.根據權利要求1所述的具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，其特征在于：所述UWB基站在車輛上設有至少六個，分別位于車輛前端的左右兩側、車輛后端的左右兩側、車內后視鏡處，以及車后座頂，每個所述UWB基站均通過CAN網絡與MCU聯通。3.根據權利要求1或2所述的具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，其特征在于：所述UWB標簽將運動傳感器輸入的運動狀態信號輸送至UWB基站，再由UWB基站通過CAN網絡輸送至汽車微控制器，所述汽車微控制器通過運動狀態信號判斷車輛數字鑰匙的運動狀態。4.根據權利要求3所述的具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，其特征在于：當汽車微控制器獲取到車輛數字鑰匙的運動狀態信號，若判定車輛數字鑰匙當前運動狀態為運動，則進行車輛數字鑰匙定位運算，若判定車輛數字鑰匙當前運動狀態為靜止，則停止對車輛數字鑰匙定位運算。5.根據權利要求4所述的具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，其特征在于：數字鑰匙開機后，第一次運行定位算法時，汽車微控制器不考慮數字鑰匙當前運動狀態，直接計算出初始的UWB定位坐標。6.根據權利要求1、2、4或5所述的具有超寬帶定位功能的車輛數字鑰匙，其特征在于：進行車輛數字...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳澤堅，周曉云，余強，張操，
申請(專利權)人：埃泰克汽車電子蕪湖有限公司，
類型：發明
國別省市：