[发明专利]一种具有超宽带定位功能的车辆数字钥匙

说明书

本发明揭示了一种具有超宽带定位功能的车辆数字钥匙，基于超宽带技术实现一种包括车辆钥匙上UWB标签和运动传感器、车身UWB基站、车辆CAN通信网络、汽车微控制器(MCU)以及MCU上定位算法的具有定位功能的车辆数字钥匙。本发明相对于基于无线射频识别技术或蓝牙定位技术的车辆数字钥匙，在实现定位功能的前提下，具有低功耗、高精度、高灵敏度以及抗干扰能力强等特性。更快速精准的让车辆“知晓”数字钥匙的位置，有利于提高人车交互的智能化体验。

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，特别是涉及车辆数字钥匙的定位部分以及汽车上超宽带(以下简称UWB)技术的应用部分。

背景技术

随着汽车电子技术飞速发展和汽车智能化发展，让车辆“知晓”携带车辆数字钥匙的人所在的位置是人车交互的重要一环。因此为车辆数字钥匙配置定位功能是发展趋势。

传统基于无线射频识别技术或蓝牙的数字钥匙定位技术在定位安全性、抗干扰性、定位距离、定位精度以及定位灵敏度方面都有较大的缺陷。例如公开号为CN113613197A，公开日为2021年11月5日，专利名称为《车辆与数字钥匙的配对方法及装置》的专利文献，其公开了数字钥匙及其控制方法，包括：响应于移动端发送的配对请求，基于车辆的物理不可克隆部件，确定所述车辆的第二特征参数；根据所述移动端发送的配对请求确定第一密钥参数和计算因子；根据所述第一密钥参数、所述第二特征参数和所述计算因子，生成车辆会话密钥；基于所述车辆会话密钥对所述移动端进行认证，得到认证结果，所述认证结果指示所述移动端作为数字钥匙是否与所述车辆配对成功。

类似数字钥匙存在定位安全性、抗干扰性、定位距离、定位精度以及定位灵敏度方面无法兼顾，而达到十分优异的钥匙性能，难以满足汽车工业发展的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种具有定位精度高、超低功耗、强抗干扰以及高安全性等技术特点的车辆数字钥匙。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有超宽带定位功能的车辆数字钥匙，车辆数字钥匙上内设有UWB标签、运动传感器，车辆内设有UWB基站，所述UWB基站经CAN网络与汽车微控制器通信，所述运动传感器连接并输出运动状态信号至UWB标签，所述UWB标签与UWB基站通信获取距离参数。

所述UWB基站在车辆上设有至少六个，分别位于车辆前端的左右两侧、车辆后端的左右两侧、车内后视镜处，以及车后座顶，每个所述UWB基站均通过CAN网络与MCU联通。

所述UWB标签将运动传感器输入的运动状态信号输送至UWB基站，再由UWB基站通过CAN网络输送至汽车微控制器，所述汽车微控制器通过运动状态信号判断车辆数字钥匙的运动状态。

当汽车微控制器获取到车辆数字钥匙的运动状态信号，若判定车辆数字钥匙当前运动状态为运动，则进行车辆数字钥匙定位运算，若判定车辆数字钥匙当前运动状态为静止，则停止对车辆数字钥匙定位运算。

数字钥匙开机后，第一次运行定位算法时，汽车微控制器不考虑数字钥匙当前运动状态，直接计算出初始的UWB定位坐标。

进行车辆数字钥匙定位运算时，UWB基站与UWB标签通信获取测距数据，汽车微控制器对测距数据依次进行SG滤波算法、基站数据选择算法、Chan算法，获得定位坐标输出并输送至UWB标签。

所述UWB基站每隔100ms分别与车辆数字钥匙上的UWB标签通信一次，所述UWB标签UWB基站通过飞行时间法进行测距，UWB基站获取距离数据后，将数据通过CAN网络传输至汽车微控制器，汽车微控制器运行定位算法输出数字钥匙的定位坐标。

所述SG滤波算法是对窗口内数据最小二乘拟合，数据窗口设置为9，UWB测距的更新周期为100ms，算法产生的数据延时为400ms，所述SG滤波算法用于滤除UWB测距数据中的毛刺，使测距数据平滑的同时保持数据的变化规律。