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Die Erfindung betrifft ein Energie-effizientes Diebstahlvermeidungssystem für ein Fahrzeug. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren für einen Energie-effizienten Betrieb eines Diebstahlvermeidungssystems.
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Ein Fahrzeug umfasst typischerweise eine Diebstahlwarnanlage, die eingerichtet ist, Sensordaten von ein oder mehreren Sensoren (z. B. von einem Neigungssensor, von einem Bewegungssensor, von einem Türsensor, etc.) auszuwerten, um einen Diebstahlversuch zu detektieren und um ggf. eine geeignete Diebstahl-Gegenmaßnahme (z. B. das Generieren eines akustischen und/oder optischen Alarms) einzuleiten.
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Bei Betrieb der Diebstahlwarnanlage befindet sich ein Fahrzeug typischerweise in einem Ruhezustand, so dass die Diebstahlwarnanlage mit elektrischer Energie aus einer Starterbatterie (z. B. aus einem Blei-Akkumulator) versorgt werden muss. Um einen niedrigen Ruhestrom und entsprechend lange Standzeiten zu ermöglichen, sollte die Diebstahlwarnanlage einen möglichst geringen Energieverbrauch aufweisen.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Energieverbrauch einer Diebstahlwarnanlage bzw. eines Diebstahlvermeidungssystems für ein Fahrzeug zu reduzieren, und dabei die Erkennungsrate von Diebstahlversuchen zumindest beizubehalten.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Diebstahlvermeidungssystem (bzw. eine Diebstahlwarnanlage) für ein Fahrzeug beschrieben. Das Diebstahlvermeidungssystem ist typischerweise in einem Ruhezustand des Fahrzeugs, d. h. bei nicht-aktivierter Zündung des Fahrzeugs, aktiv. Dabei kann das Diebstahlvermeidungssystem durch eine Starter-Batterie des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Das Diebstahlvermeidungssystem umfasst einen Sensor, der eingerichtet ist, Sensordaten zu erfassen, die einen Rückschluss auf das Vorliegen eines Diebstahlversuchs ermöglichen. Insbesondere kann der Sensor eingerichtet sein, Sensordaten in Bezug auf eine Bewegung des Fahrzeugs zu erfassen. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor eingerichtet sein, Sensordaten in Bezug auf eine Bewegung in einem Innenraum des Fahrzeugs zu erfassen. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor eingerichtet sein, Sensordaten in Bezug auf eine Betätigung einer Tür und/oder einer Klappe des Fahrzeugs zu erfassen.
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Dabei kann der Sensor eingerichtet sein, die Sensordaten quasi-kontinuierlich, insbesondere mit einer Frequenz von 1 kHz oder mehr, zu erfassen. Es können somit mit einer relativ hohen zeitlichen Auflösung Sensordaten erfasst werden, auf dessen Basis das Vorliegen eines Diebstahlversuchs erkannt werden kann.
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Das Diebstahlvermeidungssystem umfasst weiter Verarbeitungsmittel, die eingerichtet sind, auf Basis der Sensordaten ein Diebstahl-relevantes-Ereignis zu detektieren. Dabei können die Verarbeitungsmittel eingerichtet sein, quasi-kontinuierlich, insbesondere mit einer Frequenz von 1 kHz oder mehr, die Sensordaten zu verarbeiten, um ein Diebstahl-relevantes-Ereignis zu detektieren. Es können somit Diebstahl-relevante-Ereignisse mit einer relativ hohen zeitlichen Auflösung detektiert werden.
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Zum Zweck der Detektion eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses können die Verarbeitungsmittel eingerichtet sein, die Sensordaten mit ein oder mehreren Schwellenwerten zu vergleichen. Bei Über- bzw. Unterschreiten eines Schwellenwertes kann durch die Verarbeitungsmittel bestimmt werden, dass ein Diebstahl-relevantes-Ereignis vorliegt. Mit anderen Worten, ein Diebstahl-relevantes-Ereignis kann vorliegen, wenn die Sensordaten einen Schwellenwert über- bzw. unterschreiten.
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Die Verarbeitungsmittel können weiter eingerichtet sein, in Reaktion auf das Detektieren eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses, ein Weck-Signal zu versenden. Dabei kann das Weck-Signal insbesondere über ein Serial Peripheral Interface, kurz SPI, und/oder über ein Inter-Integrated Circuit, kurz I2C, Bussystem versendet werden.
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Das Diebstahlvermeidungssystem umfasst außerdem einen Controller (insbesondere einen Mikrocontroller), der eingerichtet ist, in Reaktion auf den Empfang des Weck-Signals von einem Standby-Modus in einen Aktiv-Modus zu wechseln. Dabei ist der Energieverbrauch des Controllers im Standby-Modus typischerweise (signifikant) kleiner als der Energieverbrauch im Aktiv-Modus. Im Standby-Modus kann der Controller darauf beschränkt sein, (periodisch) zu überprüfen, ob ein Weck-Signal an den Controller gesendet wurde. Ansonsten kann der Controller inaktiv sein. Andererseits kann der Controller eingerichtet sein, im Aktiv-Modus Aktionen auszuführen und/oder Signale bzw. Daten zu verarbeiten.
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Insbesondere ist der Controller eingerichtet, im Aktiv-Modus zu veranlassen, dass ein Steuersignal über ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs an ein Steuergerät des Fahrzeugs gesendet wird, um eine Diebstahl-Gegenmaßnahme auszulösen. Dabei kann das Kommunikationsnetzwerk ein Controller Area Network, kurz CAN, und/oder ein Local Interconnect Network, kurz LIN, Bussystem umfassen. Die Diebstahl-Gegenmaßnahme können z. B. das Generieren eines akustischen und/oder optischen Warnsignals; das Sperren eines Antriebs und/oder das Sperren von Rädern des Fahrzeugs; das Aktivieren einer Kamera zur Erfassung von Bilddaten; und/oder das Aussenden einer Nachricht an einen Empfänger außerhalb des Fahrzeugs umfassen.
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Die Verarbeitungsmittel sind somit eingerichtet, die Sensordaten regelmäßig auszuwerten und zu überwachen, ob ein Diebstahl-relevantes-Ereignis vorliegt. So kann eine hohe Zuverlässigkeit bei der Erkennung eines Diebstahlversuchs gewährleistet werden. Desweiteren ist das Diebstahlvermeidungssystem derart ausgelegt, dass der Controller (nur) in Reaktion auf das Detektieren eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses in den Aktiv-Modus überführt wird. Da ein Diebstahl-relevantes-Ereignis in der Praxis relativ selten vorliegen wird, führt dies zu einer relativ seltenen Aktivierung des Controllers, und folglich zu einem relativ niedrigen Energieverbrauch. Es kann somit ein zuverlässiges und Energie-effizientes Diebstahlvermeidungssystem bereitgestellt werden.
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Die Verarbeitungsmittel und der Controller können derart ausgestaltet sein, dass der Energieverbrauch der Verarbeitungsmittel kleiner ist, insbesondere um ein oder zwei oder mehr Größenordnungen kleiner ist, als der Energieverbrauch des Controllers im Aktiv-Modus. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Verarbeitungsmittel eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (d. h. einen ASIC) umfassen, die eingerichtet ist, die Sensordaten zu verarbeiten. Beispielsweise können die Verarbeitungsmittel mittels eines ASIC implementiert sein. Desweiteren können der Sensor und die Verarbeitungsmittel als gemeinsame integrierte Schaltung bereitgestellt werden.
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So können beispielsweise Verarbeitungsmittel bereitgestellt werden, die ca. 150 μA Stromaufnahme aufweisen, während der Controller im Aktiv-Modus eine Stromaufnahme von ca. 20 mA aufweist. Wird angenommen, dass ein Zeitintervall-gesteuerter Controller typischerweise periodisch 5 bis 25 Mal/Sekunde aktiviert wird, so kann durch die oben beschriebene Ereignis-gesteuerte Aktivierung des Controllers ein signifikante Reduzierung des Ruhestroms des Fahrzeugs bewirkt werden.
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Die Verarbeitungsmittel können eingerichtet sein, in Verbindung mit dem Weck-Signal, Information bezüglich der Sensordaten an den Controller zu senden. Beispielsweise können ab dem Zeitpunkt, an dem ein Diebstahl-relevantes-Ereignis detektiert wurde, die Sensordaten an den Controller übermittelt werden. Der Controller kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der Information bezüglich der Sensordaten zu bestimmen, dass ein Diebstahlversuch vorliegt. Insbesondere können die Sensordaten von dem Controller mit einer erhöhten Genauigkeit verarbeitet bzw. analysiert werden als von den Verarbeitungsmitteln. So kann der Controller mit einer erhöhten Zuverlässigkeit feststellen, ob die Sensordaten tatsächlich auf einen Diebstahlversuch hinweisen oder nicht.
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Desweiteren kann der Controller eingerichtet sein, (ggf. nur dann) wenn bestimmt wurde, dass ein Diebstahlversuch vorliegt, zu veranlassen, dass ein Steuersignal an ein Steuergerät des Fahrzeugs gesendet wird, um eine Diebstahl-Gegenmaßnahme anzustoßen. Somit kann durch die ergänzende Verarbeitung der Sensordaten durch den Controller die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Erkennung eines Diebstahlversuchs weiter erhöht werden.
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Das Diebstahlvermeidungssystem kann eine Kommunikationseinheit (z. B. einen Transceiver) umfassen, die eingerichtet ist, das Steuersignal über das Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs an ein Steuergerät des Fahrzeugs zu senden. Desweiteren kann der Controller eingerichtet sein, die Kommunikationseinheit zu veranlassen, das Steuersignal an ein Steuergerät des Fahrzeugs zu senden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Diebstahlvermeidungssystems (bzw. zum Betrieb einer Diebstahlwarnanlage) eines Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Erfassen von Sensordaten durch einen Sensor des Fahrzeugs, wobei die Sensordaten derart sind, dass die Sensordaten einen Rückschluss auf das Vorliegen eines Diebstahlversuchs ermöglichen. Das Verfahren umfasst außerdem das Detektieren eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses auf Basis der Sensordaten. Des Weiteren umfasst das Verfahren, in Reaktion auf das Detektieren eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses, das Überführen eines Controllers von einem Standby-Modus in einen Aktiv-Modus. Das Verfahren umfasst weiter das Einleiten, durch den Controller im Aktiv-Modus, einer Diebstahl-Gegenmaßnahme.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenfahrzeug z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Diebstahlvermeidungssystem umfasst.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Diebstahlvermeidungssystems für ein Fahrzeug; und
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2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betrieb eines Diebstahlvermeidungssystems.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer Energie-effizienten Diebstahlwarnanlage bzw. eines Energie-effizienten Diebstahlvermeidungssystems.
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Eine Diebstahlwarnanlage bzw. ein Diebstahlvermeidungssystem eines Fahrzeugs kann mehrere Teilsysteme zur Überwachung des Innenraums des Fahrzeugs, zur Überwachung eines Anhebens des Fahrzeugs, etc. umfassen. Ein Teilsystem, welches z. B. das Fahrzeug auf Anheben überwacht, umfasst z. B. ein oder mehrere Sensoren (z. B. einen 3D-Beschleunigungssensor), einen Mikrocontroller und einem Kommunikationstransceiver (bspw. für einen LIN oder CAN Datenbus). Die ein oder mehreren Sensoren sind über eine Datenleitung (bspw. eine I2C oder SPI Datenleitung) an den Mikrocontroller angebunden, um Sensordaten an den Mikrocontroller zu übertragen. Der Mikrocontroller wird dabei zur Reduzierung des Ruhestroms des Fahrzeugs in einem Standby- bzw. Schlaf-Modus gehalten und wird zyklisch in definierten Zeitintervallen (z. B. 5 bis 25 Mal/Sekunde) aufgeweckt, um Sensordaten von den ein oder mehreren Sensoren abzuholen und zu verarbeiten.
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Ggf. können zur Vorverarbeitung von Sensordaten (bzw. zur Vorverarbeitung von einem Sensorsignal) Filter eingesetzt werden, um ein Sensorsignal an die Eigenschaften eines jeweiligen Fahrzeugs anzupassen, so dass das vorverarbeitete Sensorsignal sinnvoll im Mikrocontroller weiterverarbeitet werden kann. Die Vorverarbeitungs-Filter können in Hardware (bspw. als RC-Glied) oder in Software (bspw. durch Signalverarbeitung in einem ASIC des Sensors oder im Mikrocontroller) ausgeführt sein.
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Die (ggf. vorverarbeiteten) Sensordaten können im Mikrocontroller ausgewertet werden. Als Ergebnis der Verarbeitung der Sensordaten im Mikrocontroller kann ein Steuersignal über den Kommunikationstransceiver über ein Kommunikations-Bordnetz des Fahrzeugs an entsprechende Steuergeräte gesendet werden, um eine geeignete Diebstahl-Gegenmaßnahme (z. B. einen Alarm) auszulösen.
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Die periodische Aktivierung eines Mikrocontrollers führt typischerweise zu einem signifikanten Energieverbrauch (z. B. zu einem Ruhestrom von 20 mA oder mehr). Als Folge daraus weist das Fahrzeug einen relativ hohen Ruhestrom auf, der durch eine Verringerung des Verhältnisses aus Zeit im Aktiv-Modus und Standby-Modus [Aktiv-Standby-Verhältnis] und/oder der Abtastrate der Sensordaten durch den Mikrocontroller reduziert werden könnte. Andererseits führt ein relativ niedriges Aktiv-Standby-Verhältnis bzw. eine relativ niedrige Abtastrate der Sensordaten dazu, dass bestimmte kurzfristige Ereignisse (wie z. B. ein Anrempeln eines Fahrzeugs durch ein anderes Fahrzeug) nicht zuverlässig erkannt werden können. Eine Reduzierung des Aktiv-Standby-Verhältnisses bzw. der Abtastrate führt somit typischerweise zu einer Reduzierung der Erkennungsrate von Diebstahlsituationen.
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Zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Diebstahlwarnanlage, bei gleichzeitig hoher Erkennungsrate, kann anstelle und/oder ergänzend zu einem Zeitintervall-gesteuerten Aufwecken des Mikrocontrollers ein Event-getriggertes bzw. Ereignis-gesteuertes Aufwecken des Mikrocontrollers verwendet werden. Dabei können die ein oder mehreren Sensoren einer Diebstahlwarnanlage eingerichtet werden, in kontinuierlicher Weise Sensordaten zu erfassen. Desweiteren kann durch die ein oder mehreren Sensoren eine Grundauswertung der Sensordaten vorgenommen werden, durch die das Vorliegen eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses (z. B. ein substantielles Anheben des Fahrzeugs) erkannt werden kann. Bei Vorliegen eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses kann dann ein Weck-Signal (insbesondere ein Interrupt-Signal) an den Mikrocontroller gesendet werden, um den Mikrocontroller aufzuwecken.
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Die Grundauswertung kann dabei, im Vergleich zu der Signalverarbeitung in einem Mikrocontroller, einen relativ niedrigen Energieverbrauch erfordern. Beispielsweise kann die Grundauswertung durch einen entsprechend programmierten und/oder entworfenen ASIC (d. h. durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung) durchgeführt werden. Insbesondere kann die o. g. Filterung eines Sensorsignals durch derartige Signalverarbeitungsmittel der ein oder mehreren Sensoren durchgeführt werden.
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Dabei kann die Filterung ggf. per Software parametrierbar sein. Desweiteren kann ein Algorithmus oder ein Teil eines Algorithmus zur Erkennung eines Diebstahlversuchs durch die Signalverarbeitungsmittel eines Sensors durchgeführt werden.
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In Ergänzung zu dem Weck-Signal kann Information in Bezug auf die Sensordaten an den Mikrocontroller gesendet werden. Der Mikrocontroller kann eingerichtet sein, in Reaktion auf den Empfang eines Weck-Signals von einem Standby-Modus in einen Aktiv-Modus zu wechseln. Desweiteren kann der Mikrocontroller eingerichtet sein, im Aktiv-Modus die Information in Bezug auf die Sensordaten weiterzuverarbeiten und ggf. zu überprüfen bzw. zu plausibilisieren, ob tatsächlich ein Diebstahlfall vorliegt. Der Mikrocontroller kann dann über den Kommunikationstransceiver ein Steuersignal an ein oder mehrere Steuergeräte versenden, um eine Gegenmaßnahme für den detektierten Diebstahlversuch auszulösen (z. B. um einen akustischen und/oder optischen Alarm auszulösen).
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Diebstahlvermeidungssystems 100. Das System 100 umfasst einen Sensor 103, der eingerichtet ist, Sensordaten zu erfassen, die es ermöglichen, einen Diebstahlversuch zu detektieren. Der Sensor 103 kann z. B. einen Bewegungssensor und/oder einen Neigungssensor umfassen. Der Sensor 103 umfasst Signalverarbeitungsmittel 104 (z. B. einen ASIC), die eingerichtet sind, die Sensordaten zu verarbeiten, um das Vorliegen eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses zu detektieren.
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Die Verarbeitungsmittel 104 können zu diesem Zweck eingerichtet sein, die Sensordaten zu filtern und/oder die Sensordaten mit ein oder mehreren Schwellenwerten zu vergleichen. Beispielsweise kann eine kurzfristige Änderung der Neigung des Fahrzeugs anzeigen, dass das Fahrzeug möglicherweise auf einen Abschleppwagen gehoben wird. Eine kurzfristige Änderung der Neigung des Fahrzeugs kann somit als Diebstahl-relevantes-Ereignis durch die Verarbeitungsmittel 104 detektiert werden.
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Bei Detektion eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses können die Verarbeitungsmittel 104 ein Weck-Signal über eine Kommunikationsverbindung 112 an den Mikrocontroller 101 übermitteln, um den Mikrocontroller 101 aus dem Standby-Modus in den Aktiv-Modus zu überführen. Desweiteren kann Information bzgl. der Sensordaten an den Mikrocontroller 101 übermittelt werden. Insbesondere können die von dem Sensor 103 erfassten Sensordaten (ggf. ab dem Zeitpunkt der Detektion eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses) an den Mikrocontroller 101 übermittelt werden.
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Der Mikrocontroller 101 kann dann (im Aktiv-Modus) die Durchführung einer Diebstahl-Gegenmaßnahme veranlassen. Zu diesem Zweck kann über eine Kommunikationseinheit 105 bzw. über einen Kommunikationstransceiver 105 ein Steuersignal über ein Kommunikationsnetzwerk 111 an ein Steuergerät 102 des Fahrzeugs gesendet werden. Insbesondere kann das Steuergerät 102 durch das Steuersignal veranlasst werden, die Diebstahl-Gegenmaßnahme auszuführen.
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Desweiteren kann der Mikrocontroller 101 eingerichtet sein, auf Basis der Information bzgl. der Sensordaten zu bestimmen, ob tatsächlich ein Diebstahlversuch vorliegt. Dazu kann im Mikrocontroller 101 eine über die Verarbeitung durch die Verarbeitungsmittel 104 hinausgehenden Verarbeitung der Sensordaten erfolgen. Somit kann durch das Diebstahlvermeidungssystem 100 eine hohe Zuverlässigkeit bei der Erkennung eines Diebstahlversuchs bereitgestellt werden.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zum Betrieb eines Diebstahlvermeidungssystems 100 eines Fahrzeugs. Das Verfahren 200 umfasst das Erfassen 201 von Sensordaten durch einen Sensor 103 des Fahrzeugs. Dabei sind die Sensordaten derart, dass die Sensordaten einen Rückschluss auf das Vorliegen eines Diebstahlversuchs ermöglichen. Das Verfahren 200 umfasst außerdem das Detektieren 202 eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses auf Basis der Sensordaten. Ein Diebstahl-relevantes-Ereignis kann dabei durch Verarbeitungsmittel 104 des Sensors 103 detektiert werden.
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Außerdem umfasst das Verfahren 200, in Reaktion auf das Detektieren eines Diebstahl-relevanten-Ereignisses, das Überführen 203 eines Controllers 101 von einem Standby-Modus in einen Aktiv-Modus. Zu diesem Zweck kann von den Verarbeitungsmitteln 104 ein Weck-Signal an den Controller 101 gesendet werden. Desweiteren umfasst das Verfahren 200 das Einleiten 204, durch den Controller 101 im Aktiv-Modus, einer Diebstahl-Gegenmaßnahme.
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Das in diesem Dokument beschriebene Diebstahlvermeidungssystem 100 ermöglicht eine hohe Integrationsdichte der einzelnen Komponenten 103, 104, 101 des Systems 100 und somit eine Platzersparnis in einem Fahrzeug. Desweiteren kann der Energieverbrauch, insbesondere aufgrund des Einsatzes von programmierbaren ASICs im Sensor 103, reduziert werden. Dabei ist eine hohe Integration inklusive einer Filterfunktion auf dem ASIC des Sensors 103 möglich. Desweiteren kann der Energieverbrauch durch eine Ereignis-basierte Aktivierung des Controllers 101 reduziert werden. Außerdem kann die Erkennungsrate von Diebstahlversuchen aufgrund einer kontinuierlichen Auswertung von Sensordaten erhöht werden. Die kontinuierliche Auswertung von Sensordaten ermöglicht darüber hinaus die Detektion von weiteren kurzfristigen Ereignissen (wie z. B. die Berührung durch ein anderes einparkendes Fahrzeug).
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
