通過緊急呼叫控制設備對機動車天線的二次使用的製作方法

2023-04-27 05:31:01

本發明涉及一種用於交替地使移動無線電模塊和緊急呼叫控制設備與一共同的天線相連接的切換裝置。由此天線可以被移動無線電模塊使用並且在需要時與緊急呼叫控制設備耦合。

背景技術：

藉助緊急呼叫控制設備可以進行緊急呼叫(英語為emergency-call或縮寫為E-call)。假如機動車出事故，則緊急呼叫控制設備自動觸發這種緊急呼叫。緊急呼叫控制設備例如可以通過碰撞傳感機構的觸發信號來激活。藉助緊急呼叫，例如可以將關於機動車的當前位置的信息傳輸到調度中心。此外可以提供調度中心和機動車乘員艙之間的電話連接。由此，位於機動車中的人員可以與調度中心通信而甚至無需使用電話。

為了提供對緊急呼叫而言必需的、在機動車與例如調度中心之間的移動無線電連接，需要天線，通過該天線該緊急呼叫可以接入電話網。因為緊急呼叫是一種安全應用，所以人們有興趣實現儘可能牢靠和無幹擾的移動無線電連接。對天線的要求因此是：在具有儘可能好的性能的同時還能儘可能故障安全地/防止故障地定位。對此僅存在少量滿足這種要求的天線位置。一種在儘可能最佳的性能與碰撞安全之間良好折衷的可能的位置是車頂天線。但是這對於被用於電話和在線服務的移動無線電模塊使用而言也是非常有利的。如果這種最優化的位置和天線僅用於緊急呼叫控制設備，則這不可避免地意味著妨礙其它服務、即電話和在線服務，因為在此必須動用其它天線。藉助簡單的耦合器或開關的互連在此不能容易地實現，因為由於不充分的解耦，存在兩個接收模塊(移動無線電模塊和緊急呼叫控制設備)的輸入級會相互損壞的危險。

由DE 10 2007 058 985 A1已知一種機動車，其中天線通過開關交替地與行動電話和與用於無鑰匙進入機動車的進入控制系統接通。假如進入控制系統使用天線，則行動電話通過開關與天線電分離，從而使行動電話與開關相連接的同軸電纜在空轉中結束。在行動電話與天線分離之前，要確保：沒有人在機動車中，因此行動電話的運行是不可能的。

由於空轉會出現以下問題，即從移動無線電模塊的角度來看移動無線電模塊與天線之間的連接是中斷的，就像在同軸電纜故障時也存在的問題那樣。換言之，從移動無線電模塊的角度來看由於同軸電纜與天線斷耦合而會出現連接故障。

由DE 10 2010 028 871 A1已知一種用於汽車通信的天線裝置。在這種天線裝置中，E-Call單元或緊急呼救單元集成到移動無線電模塊中，從而由此省卻了移動無線電模塊和緊急呼叫控制設備的協調。

由DE 10 2013 215 728 A1已知一種用於選擇無線電系統中的無線電傳輸信道的方法。每個無線電傳輸信道具有不同的傳輸技術。通過選擇無線電傳輸信道，優化了各種連接技術和/或基礎設施組件的相應應用並且因此優化了質量。針對緊急呼叫功能可以設定特別高的優先權，從而總是有具有最高質量的傳輸技術可供緊急呼叫功能使用。

在US 2005/0231439 A1中描述了一種天線切換裝置，藉助該裝置可以將高頻信號通過各自信號輸入端交替地傳導到天線處。不被引向天線的其它信號通過諧振電路被引向接地電位。由此避免不被引向天線的受阻信號幹擾其它信號。

技術實現要素：

本發明的目的在於，確保機動車中移動無線電模塊和緊急呼叫控制設備在共同天線處的無幹擾運行。

該目的通過根據權利要求1的切換裝置得以實現。本發明的有利改進方案由從屬權利要求的特徵給出。

根據本發明，提供一種切換裝置，其設置用於交替地使移動無線電模塊和緊急呼叫控制設備與天線連接。移動無線電模塊例如可以是信息娛樂系統(Infotainment system)的組成部分並且設置用於在機動車的無事故運行中提供電話連接和/或在線服務。緊急呼叫控制設備可以以公知的方式構造而成並且設置成在機動車出現事故或碰撞的情況下自動進行緊急呼叫和/或建立機動車的乘員艙與緊急呼叫中心或調度中心之間的通話連接。

通過根據本發明的切換裝置，既使得移動無線電模塊也使得緊急呼叫控制設備與天線接通。為此切換裝置具有用於接收移動無線電模塊的發送信號(或稱為發射信號)的第一信號輸入端和用於接收緊急呼叫控制設備的發送信號的第二信號輸入端。提供有用於連接天線的天線連接端。切換裝置具有轉換裝置，該轉換裝置被設置用於根據一個切換信號或者分別根據多個不同的切換信號在第一切換狀態(或稱為連接狀態)和第二切換狀態之間變換。多個切換信號例如由下述方式實現，即切換狀態之間的變換根據不同的切換信號實施，例如一個切換信號可以由移動無線電模塊產生，另一切換信號可以由緊急呼叫控制設備產生。其它可能的切換信號在本發明的改進方案中得到描述。

在第一切換狀態中第一信號輸入端(移動無線電模塊)與天線連接端電連接，在第二切換狀態中第二信號輸入端(緊急呼叫控制設備)與天線連接端電連接。通過該轉換裝置即各自僅有信號輸入端之一電連接天線連接端。相應的另一信號輸入端在這兩種切換狀態中與天線連接端電斷耦合。換言之，不設置由解耦的信號輸入端向天線連接端的有針對性的信號傳輸。但是已連接的發送設備應該不把與天線連接端的斷耦合診斷為故障。

在機動車駕駛運行期間假設，調節為第一切換狀態，在該第一切換狀態下移動無線電模塊通過第一信號輸入端與天線耦合。在第一切換狀態中因此必須通過緊急呼叫控制設備檢查：在緊急情況下在出現碰撞時通過緊急呼叫控制設備是否可以到達天線。因此可以在第一切換狀態與例如斷裂的線纜之間得到區分。為此根據本發明在轉換裝置中設置，至少在第二切換狀態中或者但是也可在兩種切換狀態中分別通過轉換裝置使得與天線連接端斷耦合的那個信號輸入端與終端裝置電連接。終端裝置設置成，在與其連接的信號輸入端處電仿真天線。換言之，該信號輸入端由於與其電連接的終端裝置而在電方面表現得像天線一樣。終端裝置可以為此例如構造為具有振蕩迴路或具有天線阻抗的電路，從而終端裝置關於信號輸入端在電方面表現得像與該信號輸入端電連接的天線一樣。特別是終端裝置關於信號接地線具有數值小於1000歐姆的阻抗。終端裝置可以構造為終端電阻。

通過本發明得到的優點在於，緊急呼叫控制設備如下保持具有診斷能力，即可以電監控緊急呼叫控制設備和第二信號輸入端之間的電連接如下，即可以診斷或檢測或識別出線纜斷裂或觸點腐蝕。特別是可以區別出這種故障情況與預設或約定的第一切換狀態，在該第一切換狀態下第二信號輸入端與天線連接端電斷耦合。這是一種不危險的或非臨界的狀態，因為緊急呼叫控制設備隨時都可以藉助切換信號與天線連接端電連接(第二切換狀態)。

根據本發明的切換裝置可以提供為單獨的連接模塊，通過該連接模塊可以接通移動無線電模塊、緊急呼叫控制設備和天線。切換裝置例如也可以與天線一起提供為天線模塊。切換裝置例如也可以集成到緊急呼叫控制設備中。

在本發明中，上述電連接之一可以是各個信號輸入端與天線連接端或終端裝置的電流耦合或電容耦合或電感耦合。在此可以由專業人員根據所用的信號傳輸技術進行選擇。

根據本發明，提供並這樣設置緩衝裝置，使得在變換到第二切換狀態(緊急呼叫控制設備與天線連接)之後在預定的最小時段內保持該第二切換狀態。該最小時段例如可以在介於30分鐘和120分鐘之間的範圍內。也可以設置，持續或永久保持該第二切換狀態。緩衝裝置例如可以被(觸發向第二切換狀態的變換的)切換信號激活並且然後自動保持該第二切換狀態。緩衝裝置為此可以例如實現為切換裝置的微處理器的或微控制器的編程模塊或實現為集成電路或實現為由分立的結構元件組成的電路。通過緩衝裝置以有利的方式得出如下可能性，即通過緊急呼叫控制設備自動構建的電話連接得到保持並且由此確保在機動車外部通過電話連接進行查詢的可能性。因此例如可以由調度中心的工作人員通過電話連接與機動車中的人員通話和/或進行詢問。

本發明還包括一些可選的改進方案，通過這些改進方案的特徵可以得到額外的優點。

根據本發明的一種改進方案，在切換裝置中提供有保護電路，該保護電路設置成，吸收通過與天線連接端斷耦合的信號輸入端接收的信號的發送功率(或稱為發射功率)。保護電路為此可以將待吸收的功率例如轉換為熱能。發送功率因此被平衡或引走，從而避免或至少減少天線連接端或其它信號輸入端中的發送功率的串擾或耦入。特別是設置，保護電路吸收發送信號的總發送功率的多於50％、特別是多於70％、優選多於85％、特別優選多於90％，就是說特別是轉換為熱能。由此，經由斷耦合的信號輸入端發送的發送信號的未計劃的發送不會導致對天線或另一信號輸入端的損傷。

根據本發明的一種改進方案，轉換裝置被設置成，在至少一個切換信號的傳輸出現故障時自動切換到第二切換狀態中。第二切換狀態因此是默認切換狀態。為此，轉換裝置被設置成，對於至少一個切換信號滿足預定的故障標準的情況，與所述至少一個切換信號無關地切換到第二切換狀態中。該故障標準例如可以是，切換信號具有並非針對無故障運行設置的信號電平。例如在碰撞後例如由於線纜斷裂而出現傳輸功率受損時可能中斷或阻斷切換信號的傳輸。這然後可以藉助相應的故障標準自動通過切換裝置識別出。在這種情況下，根據該改進方案然後可以自動通過切換裝置調節第二切換狀態。通過該改進方案得到的優點是，在碰撞之後即使在信號傳輸受損時也仍可以通過切換裝置使得緊急呼叫控制設備與天線電耦合或連接。

根據本發明的一種改進方案，轉換裝置被設置成，根據碰撞傳感器的觸發信號變換到第二切換狀態中。碰撞傳感器例如在機動車中也可以設置用於觸發安全氣囊。通過使碰撞傳感器的觸發信號用於切換到第二切換狀態，在碰撞之後以有利的方式提供有緊急呼叫控制設備和天線之間的電連接以供使用。由此可以沒有延遲地進行緊急呼叫。此外在碰撞期間進行向第二切換狀態的變換，從而在信號線路由於碰撞而被損壞時此後不再需要切換信號的信號傳輸以變換到第二切換狀態。

為了接收碰撞傳感器的觸發信號，切換裝置可以具有與第一、第二信號輸入端不同的第三信號輸入端或控制輸入端。額外地或替代地，轉換裝置被設置成，通過第二信號輸入端接收至少一個切換信號。換言之，至少一個切換信號隱含地通過也用於傳輸緊急呼叫控制設備的發送信號的同一電導線傳輸。這種電路連接耗費特別低。

在此可以設置，轉換裝置被設置成，通過第二信號輸入端接收預定的控制順序作為切換信號。換言之，用之使得電話連接或緊急呼叫信號化的緊急呼叫控制設備的發送信號不同於用於在切換狀態之間切換的控制順序。特別是設置如下的控制順序：轉換裝置通過該控制順序切換到第二切換狀態中。通過設置控制順序得到的優點是，幹擾信號或意外信號可以與預定的控制順序區分開。由此避免錯誤警報或在切換狀態之間的錯誤切換。

根據本發明的一種改進方案，轉換裝置被設置成，如果通過第二信號輸入端接收的信號功率大於預定的閾值，則切換到第二切換狀態中。換言之由下述方式得到一個切換信號，即第二信號輸入端處的信號功率超過該閾值。由此得到的優點是，緊急呼叫控制設備簡單地必須以發送信號的發出而開始，以便進行緊急呼叫和/或創建電話連接。切換裝置然後識別第二信號輸入端處的信號功率的上升並且隨後切換到第二切換狀態中，從而第二信號輸入端與天線連接端電連接。額外或替代地，為分析信號功率可以檢測，發送信號的幅度大於預定的閾值並且在這種情況下切換到第二切換狀態中。

對於接通信號通過第三信號輸入端或作為控制順序通過第二信號輸入端被接收的情況，本發明的其它有利設計方案根據如何構建切換信號而得出。根據一種改進方案，至少一個切換信號被構建為調製的脈衝序列，其中轉換裝置識別所述調製的脈衝序列。這種調製可以設置為頻率調製和/或相位調製。調製的脈衝序列可以特別可信地區別於噪音或幹擾信號。此外或替代的是，假如發送信號的幅度大於預定的閾值，則可以切換到第二切換狀態中。根據另一改進方案，至少一個切換信號作為模擬信號被接收並且根據閾值檢測在切換狀態之間進行切換。這種閾值檢測可以規定二元的判定閾值(二值判定)或多級的判定閾值(多於兩個判定狀態)。藉助用於模擬信號的閾值檢測得出的優點是，也可以使用連續的信號、例如傳感器信號或狀態信號作為切換信號。多級判定閾值具有的優點在於，可以在用於第一切換狀態的切換信號和用於第二切換狀態的切換信號以及故障信號之間進行區分。由此例如可以定義所述的故障標準。一種改進方案規定，至少一個切換信號是由轉換裝置識別的脈寬調製信號或是具有預定周期性的順序。作為順序例如可以設置矩形或斜坡形的順序。發送脈寬調製信號或具有預定周期性的順序具有的優點在於，可以連續地或永久地或持續地監控切換信號。換言之，只要接收到和識別出相應的脈寬調製信號或順序，就保持由切換信號預給定的切換狀態。否則，例如可以改變到預定的切換狀態、特別是第二切換狀態作為回退方案。由此得到的優點在於，直接在脈寬調製信號或順序中斷時識別出故障或缺陷。根據一種改進方案，識別數字調製信號作為至少一個切換信號。由此得到的優點在於，數字編碼的運行狀態或切換指令直接通過調製轉換成信號，該信號作為切換信號由轉換裝置進行分析處理。特別是可以數字編碼地傳輸大量的信息。例如可以選擇出待調整的切換狀態。例如也可以傳輸預定時長，在該預定時長期間應該調整為切換狀態之一，從而然後再次通過轉換裝置調整為原始的切換狀態。

為了提供合適的轉換裝置，本發明的一種改進方案規定，為了調整為這兩種切換狀態，設置有HF繼電器(HF：高頻)或者半導體開關。利用高頻繼電器或半導體開關可以各自在一個信號輸入端與天線連接端之間創建電連接並且在此可靠地電地斷耦合相應的另一信號輸入端。換言之，由此減弱或抑制信號輸入端之間的串擾。

通過根據本發明的切換裝置可以提供一種機動車，通過該機動車同樣可以實現根據本發明的優點。在該機動車中移動無線電模塊和緊急呼叫控制設備通過共同的切換裝置與該機動車的一個天線接通。該切換裝置在此是根據本發明的切換裝置的一種實施形式。移動無線電模塊可以由該機動車的信息娛樂系統提供。緊急呼叫控制設備可以以公知的方式構建而成。緊急呼叫控制設備此外還可以與第二天線或備用天線接通。該機動車優選設計為汽車、特別是轎車。

附圖說明

下面描述本發明的一種實施例。其中：

圖1示出具有根據本發明的切換裝置的一種實施方式的機動車的示意圖，該切換裝置被切換到第一切換狀態，和

圖2示出圖1的機動車的示意圖，其中切換裝置被切換到第二切換狀態。

下面闡述的實施例是本發明的一種優選實施方式。在該實施例中，該實施方式描述的部件各自是本發明的單個的、相互獨立的特徵，這些特徵也各自相互獨立地改進本發明並且由此也單獨地或以不同於所示組合的組合方式被視為本發明的組成部分。此外所述的實施方式也可以通過本發明的其它已描述特徵得到補充。

附圖中功能相同的元件標有相同的附圖標記。

具體實施方式

圖1示出機動車1，該機動車例如可以是汽車、特別是轎車。該附圖示出了移動無線電模塊2、緊急呼叫控制設備3、切換裝置4、可以布置在機動車1的車頂6上的天線5，和例如可以設置在機動車1的車輛內室8中的天線7。天線7例如可以集成在機動車1的儀錶盤中。移動無線電模塊2例如可以由信息娛樂系統提供。移動無線電模塊2可以是一部行動電話，該行動電話可以被機動車1的(未示出的)用戶用來打電話。移動無線電模塊2也可以構建或設置為用於網際網路連接的數據機。移動無線電模塊2例如可以包括GSM模塊(GSM：全球移動通信系統)、UMTS模塊(UMTS：通用移動通信系統)或者LTE模塊(LTE：長期演進)。移動無線電模塊2也可以包括WLAN技術(WLAN：無線區域網)。

移動無線電模塊2可以通過第一電信號線路9與切換裝置4的第一信號輸入端10連接。緊急呼叫控制設備3可以通過第二信號線路11與切換裝置4的第二信號輸入端12連接。移動無線電模塊2和緊急呼叫控制設備3通過切換裝置4接通天線5。天線5通過天線線路13與天線連接端14連接。信號線路9、11和/或天線線路13可以各自例如是同軸線路。

關於移動無線電模塊2和緊急呼叫控制設備3，僅所述兩個設備之一目前與天線5連接。為此在切換裝置4中設置有轉換裝置15，該轉換裝置交替地使得第一信號輸入端10和第二信號輸入端12與天線連接端14電連接或耦合。轉換裝置15例如可以在高頻繼電器或半導體開關的基礎上實現。為實現轉換裝置15的轉換，可以設置控制輸入端16，轉換裝置15可以通過該控制輸入端接收切換信號。根據該切換信號調整為轉換裝置15的兩個切換狀態S1、S2之一。控制輸入端16可以通過控制線路17與緊急呼叫控制設備3的控制輸出端18連接。由此，緊急呼叫控制設備3可以控制或觸發或引起轉換裝置15的轉換。

圖1中示出轉換裝置15的第一切換狀態S1，其中第一信號輸入端10與天線連接端14電連接。第二信號輸入端12與天線連接端14斷耦合。取而代之的是第二信號輸入端12通過轉換裝置15與終端裝置18連接或耦合。終端裝置18具有與天線、例如天線5所具有的一樣的電學性能或阻抗。特別地，終端裝置18並非空轉。換句話說，終端裝置18的阻抗小於無窮或接地。

在機動車運行期間緊急呼叫控制設備3可以實施診斷如下，即：檢查信號線路11是否與第二信號輸入端12電連接。例如可以檢測線路電阻。這種情況是可能的，這是因為通過終端裝置18構成了一個終端阻抗，通過該終端阻抗可以由緊急呼叫控制設備3在故障信號線路11(即與第二信號輸入端12鬆脫的信號線路11(空轉))與正常的與第二信號輸入端接通的信號線路11之間進行區分。終端裝置18例如可以包括具有振蕩迴路和/或歐姆電阻的電路。通過由終端裝置18仿真一個天線，在此緊急呼叫控制設備3不必在轉換裝置的第一和第二切換狀態之間進行區分。就是說，不需要使緊急呼叫控制設備3與轉換裝置15適配。

在第一切換狀態S1中，移動無線電模塊2發出發送信號19，該發送信號通過切換裝置4在第一信號輸入端10和天線連接端14之間傳輸並且被發送到通往天線5的天線線路13中。在此期間可以通過緊急呼叫控制設備3在終端裝置18的基礎上檢測或識別或監控緊急呼叫控制設備3和第二信號輸入端12之間的電連接、即信號線路11的常規的電連接。緊急呼叫控制設備3可以通過第二天線7同樣發出發送信號20。為此第二天線7可以通過第二天線線纜21與緊急呼叫控制設備3進行電路連接。

圖2表示如下場景，其中轉換裝置15被切換到第二切換狀態S2中。例如緊急呼叫控制設備3可以已經在控制輸入端16處生成切換信號22。根據該切換信號22，轉換裝置15已經從第一切換狀態S1被轉換到第二切換狀態S2。切換信號22例如可以是電平變化。換句話說在控制線路17上的信號幅度小於預定閾值時調整為第一切換狀態S1。在信號電平高於閾值時得到切換信號22，就是說轉換裝置15切換到切換狀態S2。

在切換狀態S2中第一信號輸入端10與終端裝置18連接並且第二信號輸入端12與天線連接端14連接。緊急呼叫控制設備3可以例如由於機動車1的碰撞而已經生成切換信號22。緊急呼叫控制設備3因此導致發出發送信號23。發送信號23例如可以是緊急呼叫信號和/或用於構建或產生移動無線電連接的信號，以便在車輛內室8和車輛外部的調度中心之間提供通話連接。

在此緊急呼叫控制設備3首先嘗試使用具有較好輻射特徵的那個天線。在所述兩個天線5、7中這是指天線5。因此藉助切換信號22通過緊急呼叫控制設備3導致轉換裝置15中的第二切換狀態S2。現在緊急呼叫控制設備3可以通過發送線路(或稱為發射線路)11向第二信號輸入端12發出發送信號23。第二信號輸入端12與天線連接端14連接，從而發送信號23被傳輸到天線5。

在此期間移動無線電模塊2還可以發出發送信號19，因為在碰撞期間已經提供了通過移動無線電模塊2進行的電話連接。為了吸收或補償發送信號19的功率，切換裝置4可以具有保護電路24。通過保護電路24，發送信號19的大部分發送功率被轉換為熱能。由此避免出現發送信號19去往天線5或緊急呼叫控制設備3的串擾。此外這兩個信號輸入端10、12還可以通過其它措施相互解耦。

切換裝置4此外還可以包括緩衝裝置25，該緩衝裝置例如可以通過微控制器或集成電路或開關電路來提供。通過該緩衝裝置25，第二切換狀態S2可以保持預定的最小時段。取代緩衝裝置25也可以設置成，第二切換狀態S2藉助切換信號22由緊急呼叫控制設備3保持所述最小時段。

控制輸入端16也可以與碰撞傳感器26耦合。轉換裝置15然後可以根據碰撞傳感器26的觸發信號27切換到第二切換狀態S2中。碰撞傳感器26可以例如用於觸發(未示出的)氣囊單元。

因此通過切換裝置4提供一個模塊，該模塊使得緊急呼叫信號在碰撞情況下能夠傳導或引導到特定的天線、例如車頂天線上。只要不發生事故，該天線就可以被至少一種其它服務或移動無線電模塊、例如電話或在線服務使用。所提供的模塊的特別之處在於，這個模塊中的電路確保兩個系統(即移動無線電模塊2和緊急呼叫控制設備3)的儘可能好的分離/解耦。緊急呼叫控制設備3此外還可規定，針對緊急呼叫不能通過優選的天線5成功發送的情況自動轉換到第二天線7。

切換裝置可以從緊急呼叫控制設備接收切換信號。如果這個切換信號被發出，則切換裝置將緊急呼叫控制設備切換到已選的天線、例如車頂天線模塊上。通過切換裝置確保了：各自僅有一種服務存在於相應天線上並且因此通過給輸入模塊或接收模塊加載以各自不同的發送模塊(或稱為發射模塊)的發送功率而不會形成各服務相互耦合的風險或者不會出現對輸入模塊或接收模塊造成損害。然而存在針對每種服務進行診斷的可能性。

通過藉助終端裝置18提供診斷能力，可以與轉換裝置15的切換狀態無關地通過相應控制設備(緊急呼叫控制設備3和移動無線電模塊2)檢查切換裝置4處的電連接是否正確。因此避免了在機動車的錯誤存儲器中生成錯誤條目。此外還可以在接通緊急呼叫時自動保持這種狀態例如至少60分鐘。通過高頻保護電路24根據緊急呼叫切換脈衝、即切換信號22補償其它的控制設備，就是說負責使由其它控制設備繼續放射出的高頻能量不通過錯誤的匹配或錯誤的天線導致對緊急呼叫控制設備3的發送模塊或高頻前端、即切換裝置4和/或天線5的損傷。此外還可以利用保護電路避免切換裝置4的兩個信號輸入端之間的串擾。

切換信號22的切換脈衝的技術實現例如可以是：頻率調製的或相位調製的脈衝序列，矩形或斜坡形的順序，特定的周期性，簡單的二元的或多級的判定閾值，乃至於數字調製的位串。

藉助切換裝置可以減少機動車中所需天線的數量。此外還可以滿足緊急呼叫控制設備的高的與安全相關的需求和避免對於信息娛樂服務的負面影響(較差的天線性能)。

總之，該示例示出了怎樣能夠通過本發明提供由緊急呼叫控制的電路模塊。