通过紧急呼叫控制设备对机动车天线的二次使用的制作方法

本发明涉及一种用于交替地使移动无线电模块和紧急呼叫控制设备与一共同的天线相连接的切换装置。由此天线可以被移动无线电模块使用并且在需要时与紧急呼叫控制设备耦合。

背景技术：

借助紧急呼叫控制设备可以进行紧急呼叫(英语为emergency-call或缩写为E-call)。假如机动车出事故，则紧急呼叫控制设备自动触发这种紧急呼叫。紧急呼叫控制设备例如可以通过碰撞传感机构的触发信号来激活。借助紧急呼叫，例如可以将关于机动车的当前位置的信息传输到调度中心。此外可以提供调度中心和机动车乘员舱之间的电话连接。由此，位于机动车中的人员可以与调度中心通信而甚至无需使用电话。

为了提供对紧急呼叫而言必需的、在机动车与例如调度中心之间的移动无线电连接，需要天线，通过该天线该紧急呼叫可以接入电话网。因为紧急呼叫是一种安全应用，所以人们有兴趣实现尽可能牢靠和无干扰的移动无线电连接。对天线的要求因此是：在具有尽可能好的性能的同时还能尽可能故障安全地/防止故障地定位。对此仅存在少量满足这种要求的天线位置。一种在尽可能最佳的性能与碰撞安全之间良好折衷的可能的位置是车顶天线。但是这对于被用于电话和在线服务的移动无线电模块使用而言也是非常有利的。如果这种最优化的位置和天线仅用于紧急呼叫控制设备，则这不可避免地意味着妨碍其它服务、即电话和在线服务，因为在此必须动用其它天线。借助简单的耦合器或开关的互连在此不能容易地实现，因为由于不充分的解耦，存在两个接收模块(移动无线电模块和紧急呼叫控制设备)的输入级会相互损坏的危险。

由DE 10 2007 058 985 A1已知一种机动车，其中天线通过开关交替地与移动电话和与用于无钥匙进入机动车的进入控制系统接通。假如进入控制系统使用天线，则移动电话通过开关与天线电分离，从而使移动电话与开关相连接的同轴电缆在空转中结束。在移动电话与天线分离之前，要确保：没有人在机动车中，因此移动电话的运行是不可能的。

由于空转会出现以下问题，即从移动无线电模块的角度来看移动无线电模块与天线之间的连接是中断的，就像在同轴电缆故障时也存在的问题那样。换言之，从移动无线电模块的角度来看由于同轴电缆与天线断耦合而会出现连接故障。

由DE 10 2010 028 871 A1已知一种用于汽车通信的天线装置。在这种天线装置中，E-Call单元或紧急呼救单元集成到移动无线电模块中，从而由此省却了移动无线电模块和紧急呼叫控制设备的协调。

由DE 10 2013 215 728 A1已知一种用于选择无线电系统中的无线电传输信道的方法。每个无线电传输信道具有不同的传输技术。通过选择无线电传输信道，优化了各种连接技术和/或基础设施组件的相应应用并且因此优化了质量。针对紧急呼叫功能可以设定特别高的优先权，从而总是有具有最高质量的传输技术可供紧急呼叫功能使用。

在US 2005/0231439 A1中描述了一种天线切换装置，借助该装置可以将高频信号通过各自信号输入端交替地传导到天线处。不被引向天线的其它信号通过谐振电路被引向接地电位。由此避免不被引向天线的受阻信号干扰其它信号。

技术实现要素：

本发明的目的在于，确保机动车中移动无线电模块和紧急呼叫控制设备在共同天线处的无干扰运行。

该目的通过根据权利要求1的切换装置得以实现。本发明的有利改进方案由从属权利要求的特征给出。

根据本发明，提供一种切换装置，其设置用于交替地使移动无线电模块和紧急呼叫控制设备与天线连接。移动无线电模块例如可以是信息娱乐系统(Infotainment system)的组成部分并且设置用于在机动车的无事故运行中提供电话连接和/或在线服务。紧急呼叫控制设备可以以公知的方式构造而成并且设置成在机动车出现事故或碰撞的情况下自动进行紧急呼叫和/或建立机动车的乘员舱与紧急呼叫中心或调度中心之间的通话连接。

通过根据本发明的切换装置，既使得移动无线电模块也使得紧急呼叫控制设备与天线接通。为此切换装置具有用于接收移动无线电模块的发送信号(或称为发射信号)的第一信号输入端和用于接收紧急呼叫控制设备的发送信号的第二信号输入端。提供有用于连接天线的天线连接端。切换装置具有转换装置，该转换装置被设置用于根据一个切换信号或者分别根据多个不同的切换信号在第一切换状态(或称为连接状态)和第二切换状态之间变换。多个切换信号例如由下述方式实现，即切换状态之间的变换根据不同的切换信号实施，例如一个切换信号可以由移动无线电模块产生，另一切换信号可以由紧急呼叫控制设备产生。其它可能的切换信号在本发明的改进方案中得到描述。

在第一切换状态中第一信号输入端(移动无线电模块)与天线连接端电连接，在第二切换状态中第二信号输入端(紧急呼叫控制设备)与天线连接端电连接。通过该转换装置即各自仅有信号输入端之一电连接天线连接端。相应的另一信号输入端在这两种切换状态中与天线连接端电断耦合。换言之，不设置由解耦的信号输入端向天线连接端的有针对性的信号传输。但是已连接的发送设备应该不把与天线连接端的断耦合诊断为故障。

在机动车驾驶运行期间假设，调节为第一切换状态，在该第一切换状态下移动无线电模块通过第一信号输入端与天线耦合。在第一切换状态中因此必须通过紧急呼叫控制设备检查：在紧急情况下在出现碰撞时通过紧急呼叫控制设备是否可以到达天线。因此可以在第一切换状态与例如断裂的线缆之间得到区分。为此根据本发明在转换装置中设置，至少在第二切换状态中或者但是也可在两种切换状态中分别通过转换装置使得与天线连接端断耦合的那个信号输入端与终端装置电连接。终端装置设置成，在与其连接的信号输入端处电仿真天线。换言之，该信号输入端由于与其电连接的终端装置而在电方面表现得像天线一样。终端装置可以为此例如构造为具有振荡回路或具有天线阻抗的电路，从而终端装置关于信号输入端在电方面表现得像与该信号输入端电连接的天线一样。特别是终端装置关于信号接地线具有数值小于1000欧姆的阻抗。终端装置可以构造为终端电阻。

通过本发明得到的优点在于，紧急呼叫控制设备如下保持具有诊断能力，即可以电监控紧急呼叫控制设备和第二信号输入端之间的电连接如下，即可以诊断或检测或识别出线缆断裂或触点腐蚀。特别是可以区别出这种故障情况与预设或约定的第一切换状态，在该第一切换状态下第二信号输入端与天线连接端电断耦合。这是一种不危险的或非临界的状态，因为紧急呼叫控制设备随时都可以借助切换信号与天线连接端电连接(第二切换状态)。

根据本发明的切换装置可以提供为单独的连接模块，通过该连接模块可以接通移动无线电模块、紧急呼叫控制设备和天线。切换装置例如也可以与天线一起提供为天线模块。切换装置例如也可以集成到紧急呼叫控制设备中。

在本发明中，上述电连接之一可以是各个信号输入端与天线连接端或终端装置的电流耦合或电容耦合或电感耦合。在此可以由专业人员根据所用的信号传输技术进行选择。

根据本发明，提供并这样设置缓冲装置，使得在变换到第二切换状态(紧急呼叫控制设备与天线连接)之后在预定的最小时段内保持该第二切换状态。该最小时段例如可以在介于30分钟和120分钟之间的范围内。也可以设置，持续或永久保持该第二切换状态。缓冲装置例如可以被(触发向第二切换状态的变换的)切换信号激活并且然后自动保持该第二切换状态。缓冲装置为此可以例如实现为切换装置的微处理器的或微控制器的编程模块或实现为集成电路或实现为由分立的结构元件组成的电路。通过缓冲装置以有利的方式得出如下可能性，即通过紧急呼叫控制设备自动构建的电话连接得到保持并且由此确保在机动车外部通过电话连接进行查询的可能性。因此例如可以由调度中心的工作人员通过电话连接与机动车中的人员通话和/或进行询问。

本发明还包括一些可选的改进方案，通过这些改进方案的特征可以得到额外的优点。

根据本发明的一种改进方案，在切换装置中提供有保护电路，该保护电路设置成，吸收通过与天线连接端断耦合的信号输入端接收的信号的发送功率(或称为发射功率)。保护电路为此可以将待吸收的功率例如转换为热能。发送功率因此被平衡或引走，从而避免或至少减少天线连接端或其它信号输入端中的发送功率的串扰或耦入。特别是设置，保护电路吸收发送信号的总发送功率的多于50％、特别是多于70％、优选多于85％、特别优选多于90％，就是说特别是转换为热能。由此，经由断耦合的信号输入端发送的发送信号的未计划的发送不会导致对天线或另一信号输入端的损伤。

根据本发明的一种改进方案，转换装置被设置成，在至少一个切换信号的传输出现故障时自动切换到第二切换状态中。第二切换状态因此是默认切换状态。为此，转换装置被设置成，对于至少一个切换信号满足预定的故障标准的情况，与所述至少一个切换信号无关地切换到第二切换状态中。该故障标准例如可以是，切换信号具有并非针对无故障运行设置的信号电平。例如在碰撞后例如由于线缆断裂而出现传输功率受损时可能中断或阻断切换信号的传输。这然后可以借助相应的故障标准自动通过切换装置识别出。在这种情况下，根据该改进方案然后可以自动通过切换装置调节第二切换状态。通过该改进方案得到的优点是，在碰撞之后即使在信号传输受损时也仍可以通过切换装置使得紧急呼叫控制设备与天线电耦合或连接。

根据本发明的一种改进方案，转换装置被设置成，根据碰撞传感器的触发信号变换到第二切换状态中。碰撞传感器例如在机动车中也可以设置用于触发安全气囊。通过使碰撞传感器的触发信号用于切换到第二切换状态，在碰撞之后以有利的方式提供有紧急呼叫控制设备和天线之间的电连接以供使用。由此可以没有延迟地进行紧急呼叫。此外在碰撞期间进行向第二切换状态的变换，从而在信号线路由于碰撞而被损坏时此后不再需要切换信号的信号传输以变换到第二切换状态。

为了接收碰撞传感器的触发信号，切换装置可以具有与第一、第二信号输入端不同的第三信号输入端或控制输入端。额外地或替代地，转换装置被设置成，通过第二信号输入端接收至少一个切换信号。换言之，至少一个切换信号隐含地通过也用于传输紧急呼叫控制设备的发送信号的同一电导线传输。这种电路连接耗费特别低。

在此可以设置，转换装置被设置成，通过第二信号输入端接收预定的控制顺序作为切换信号。换言之，用之使得电话连接或紧急呼叫信号化的紧急呼叫控制设备的发送信号不同于用于在切换状态之间切换的控制顺序。特别是设置如下的控制顺序：转换装置通过该控制顺序切换到第二切换状态中。通过设置控制顺序得到的优点是，干扰信号或意外信号可以与预定的控制顺序区分开。由此避免错误警报或在切换状态之间的错误切换。

根据本发明的一种改进方案，转换装置被设置成，如果通过第二信号输入端接收的信号功率大于预定的阈值，则切换到第二切换状态中。换言之由下述方式得到一个切换信号，即第二信号输入端处的信号功率超过该阈值。由此得到的优点是，紧急呼叫控制设备简单地必须以发送信号的发出而开始，以便进行紧急呼叫和/或创建电话连接。切换装置然后识别第二信号输入端处的信号功率的上升并且随后切换到第二切换状态中，从而第二信号输入端与天线连接端电连接。额外或替代地，为分析信号功率可以检测，发送信号的幅度大于预定的阈值并且在这种情况下切换到第二切换状态中。

对于接通信号通过第三信号输入端或作为控制顺序通过第二信号输入端被接收的情况，本发明的其它有利设计方案根据如何构建切换信号而得出。根据一种改进方案，至少一个切换信号被构建为调制的脉冲序列，其中转换装置识别所述调制的脉冲序列。这种调制可以设置为频率调制和/或相位调制。调制的脉冲序列可以特别可信地区别于噪音或干扰信号。此外或替代的是，假如发送信号的幅度大于预定的阈值，则可以切换到第二切换状态中。根据另一改进方案，至少一个切换信号作为模拟信号被接收并且根据阈值检测在切换状态之间进行切换。这种阈值检测可以规定二元的判定阈值(二值判定)或多级的判定阈值(多于两个判定状态)。借助用于模拟信号的阈值检测得出的优点是，也可以使用连续的信号、例如传感器信号或状态信号作为切换信号。多级判定阈值具有的优点在于，可以在用于第一切换状态的切换信号和用于第二切换状态的切换信号以及故障信号之间进行区分。由此例如可以定义所述的故障标准。一种改进方案规定，至少一个切换信号是由转换装置识别的脉宽调制信号或是具有预定周期性的顺序。作为顺序例如可以设置矩形或斜坡形的顺序。发送脉宽调制信号或具有预定周期性的顺序具有的优点在于，可以连续地或永久地或持续地监控切换信号。换言之，只要接收到和识别出相应的脉宽调制信号或顺序，就保持由切换信号预给定的切换状态。否则，例如可以改变到预定的切换状态、特别是第二切换状态作为回退方案。由此得到的优点在于，直接在脉宽调制信号或顺序中断时识别出故障或缺陷。根据一种改进方案，识别数字调制信号作为至少一个切换信号。由此得到的优点在于，数字编码的运行状态或切换指令直接通过调制转换成信号，该信号作为切换信号由转换装置进行分析处理。特别是可以数字编码地传输大量的信息。例如可以选择出待调整的切换状态。例如也可以传输预定时长，在该预定时长期间应该调整为切换状态之一，从而然后再次通过转换装置调整为原始的切换状态。

为了提供合适的转换装置，本发明的一种改进方案规定，为了调整为这两种切换状态，设置有HF继电器(HF：高频)或者半导体开关。利用高频继电器或半导体开关可以各自在一个信号输入端与天线连接端之间创建电连接并且在此可靠地电地断耦合相应的另一信号输入端。换言之，由此减弱或抑制信号输入端之间的串扰。

通过根据本发明的切换装置可以提供一种机动车，通过该机动车同样可以实现根据本发明的优点。在该机动车中移动无线电模块和紧急呼叫控制设备通过共同的切换装置与该机动车的一个天线接通。该切换装置在此是根据本发明的切换装置的一种实施形式。移动无线电模块可以由该机动车的信息娱乐系统提供。紧急呼叫控制设备可以以公知的方式构建而成。紧急呼叫控制设备此外还可以与第二天线或备用天线接通。该机动车优选设计为汽车、特别是轿车。

附图说明

下面描述本发明的一种实施例。其中：

图1示出具有根据本发明的切换装置的一种实施方式的机动车的示意图，该切换装置被切换到第一切换状态，和

图2示出图1的机动车的示意图，其中切换装置被切换到第二切换状态。

下面阐述的实施例是本发明的一种优选实施方式。在该实施例中，该实施方式描述的部件各自是本发明的单个的、相互独立的特征，这些特征也各自相互独立地改进本发明并且由此也单独地或以不同于所示组合的组合方式被视为本发明的组成部分。此外所述的实施方式也可以通过本发明的其它已描述特征得到补充。

附图中功能相同的元件标有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出机动车1，该机动车例如可以是汽车、特别是轿车。该附图示出了移动无线电模块2、紧急呼叫控制设备3、切换装置4、可以布置在机动车1的车顶6上的天线5，和例如可以设置在机动车1的车辆内室8中的天线7。天线7例如可以集成在机动车1的仪表盘中。移动无线电模块2例如可以由信息娱乐系统提供。移动无线电模块2可以是一部移动电话，该移动电话可以被机动车1的(未示出的)用户用来打电话。移动无线电模块2也可以构建或设置为用于因特网连接的调制解调器。移动无线电模块2例如可以包括GSM模块(GSM：全球移动通信系统)、UMTS模块(UMTS：通用移动通信系统)或者LTE模块(LTE：长期演进)。移动无线电模块2也可以包括WLAN技术(WLAN：无线局域网)。

移动无线电模块2可以通过第一电信号线路9与切换装置4的第一信号输入端10连接。紧急呼叫控制设备3可以通过第二信号线路11与切换装置4的第二信号输入端12连接。移动无线电模块2和紧急呼叫控制设备3通过切换装置4接通天线5。天线5通过天线线路13与天线连接端14连接。信号线路9、11和/或天线线路13可以各自例如是同轴线路。

关于移动无线电模块2和紧急呼叫控制设备3，仅所述两个设备之一目前与天线5连接。为此在切换装置4中设置有转换装置15，该转换装置交替地使得第一信号输入端10和第二信号输入端12与天线连接端14电连接或耦合。转换装置15例如可以在高频继电器或半导体开关的基础上实现。为实现转换装置15的转换，可以设置控制输入端16，转换装置15可以通过该控制输入端接收切换信号。根据该切换信号调整为转换装置15的两个切换状态S1、S2之一。控制输入端16可以通过控制线路17与紧急呼叫控制设备3的控制输出端18连接。由此，紧急呼叫控制设备3可以控制或触发或引起转换装置15的转换。

图1中示出转换装置15的第一切换状态S1，其中第一信号输入端10与天线连接端14电连接。第二信号输入端12与天线连接端14断耦合。取而代之的是第二信号输入端12通过转换装置15与终端装置18连接或耦合。终端装置18具有与天线、例如天线5所具有的一样的电学性能或阻抗。特别地，终端装置18并非空转。换句话说，终端装置18的阻抗小于无穷或接地。

在机动车运行期间紧急呼叫控制设备3可以实施诊断如下，即：检查信号线路11是否与第二信号输入端12电连接。例如可以检测线路电阻。这种情况是可能的，这是因为通过终端装置18构成了一个终端阻抗，通过该终端阻抗可以由紧急呼叫控制设备3在故障信号线路11(即与第二信号输入端12松脱的信号线路11(空转))与正常的与第二信号输入端接通的信号线路11之间进行区分。终端装置18例如可以包括具有振荡回路和/或欧姆电阻的电路。通过由终端装置18仿真一个天线，在此紧急呼叫控制设备3不必在转换装置的第一和第二切换状态之间进行区分。就是说，不需要使紧急呼叫控制设备3与转换装置15适配。

在第一切换状态S1中，移动无线电模块2发出发送信号19，该发送信号通过切换装置4在第一信号输入端10和天线连接端14之间传输并且被发送到通往天线5的天线线路13中。在此期间可以通过紧急呼叫控制设备3在终端装置18的基础上检测或识别或监控紧急呼叫控制设备3和第二信号输入端12之间的电连接、即信号线路11的常规的电连接。紧急呼叫控制设备3可以通过第二天线7同样发出发送信号20。为此第二天线7可以通过第二天线线缆21与紧急呼叫控制设备3进行电路连接。

图2表示如下场景，其中转换装置15被切换到第二切换状态S2中。例如紧急呼叫控制设备3可以已经在控制输入端16处生成切换信号22。根据该切换信号22，转换装置15已经从第一切换状态S1被转换到第二切换状态S2。切换信号22例如可以是电平变化。换句话说在控制线路17上的信号幅度小于预定阈值时调整为第一切换状态S1。在信号电平高于阈值时得到切换信号22，就是说转换装置15切换到切换状态S2。

在切换状态S2中第一信号输入端10与终端装置18连接并且第二信号输入端12与天线连接端14连接。紧急呼叫控制设备3可以例如由于机动车1的碰撞而已经生成切换信号22。紧急呼叫控制设备3因此导致发出发送信号23。发送信号23例如可以是紧急呼叫信号和/或用于构建或产生移动无线电连接的信号，以便在车辆内室8和车辆外部的调度中心之间提供通话连接。

在此紧急呼叫控制设备3首先尝试使用具有较好辐射特征的那个天线。在所述两个天线5、7中这是指天线5。因此借助切换信号22通过紧急呼叫控制设备3导致转换装置15中的第二切换状态S2。现在紧急呼叫控制设备3可以通过发送线路(或称为发射线路)11向第二信号输入端12发出发送信号23。第二信号输入端12与天线连接端14连接，从而发送信号23被传输到天线5。

在此期间移动无线电模块2还可以发出发送信号19，因为在碰撞期间已经提供了通过移动无线电模块2进行的电话连接。为了吸收或补偿发送信号19的功率，切换装置4可以具有保护电路24。通过保护电路24，发送信号19的大部分发送功率被转换为热能。由此避免出现发送信号19去往天线5或紧急呼叫控制设备3的串扰。此外这两个信号输入端10、12还可以通过其它措施相互解耦。

切换装置4此外还可以包括缓冲装置25，该缓冲装置例如可以通过微控制器或集成电路或开关电路来提供。通过该缓冲装置25，第二切换状态S2可以保持预定的最小时段。取代缓冲装置25也可以设置成，第二切换状态S2借助切换信号22由紧急呼叫控制设备3保持所述最小时段。

控制输入端16也可以与碰撞传感器26耦合。转换装置15然后可以根据碰撞传感器26的触发信号27切换到第二切换状态S2中。碰撞传感器26可以例如用于触发(未示出的)气囊单元。

因此通过切换装置4提供一个模块，该模块使得紧急呼叫信号在碰撞情况下能够传导或引导到特定的天线、例如车顶天线上。只要不发生事故，该天线就可以被至少一种其它服务或移动无线电模块、例如电话或在线服务使用。所提供的模块的特别之处在于，这个模块中的电路确保两个系统(即移动无线电模块2和紧急呼叫控制设备3)的尽可能好的分离/解耦。紧急呼叫控制设备3此外还可规定，针对紧急呼叫不能通过优选的天线5成功发送的情况自动转换到第二天线7。

切换装置可以从紧急呼叫控制设备接收切换信号。如果这个切换信号被发出，则切换装置将紧急呼叫控制设备切换到已选的天线、例如车顶天线模块上。通过切换装置确保了：各自仅有一种服务存在于相应天线上并且因此通过给输入模块或接收模块加载以各自不同的发送模块(或称为发射模块)的发送功率而不会形成各服务相互耦合的风险或者不会出现对输入模块或接收模块造成损害。然而存在针对每种服务进行诊断的可能性。

通过借助终端装置18提供诊断能力，可以与转换装置15的切换状态无关地通过相应控制设备(紧急呼叫控制设备3和移动无线电模块2)检查切换装置4处的电连接是否正确。因此避免了在机动车的错误存储器中生成错误条目。此外还可以在接通紧急呼叫时自动保持这种状态例如至少60分钟。通过高频保护电路24根据紧急呼叫切换脉冲、即切换信号22补偿其它的控制设备，就是说负责使由其它控制设备继续放射出的高频能量不通过错误的匹配或错误的天线导致对紧急呼叫控制设备3的发送模块或高频前端、即切换装置4和/或天线5的损伤。此外还可以利用保护电路避免切换装置4的两个信号输入端之间的串扰。

切换信号22的切换脉冲的技术实现例如可以是：频率调制的或相位调制的脉冲序列，矩形或斜坡形的顺序，特定的周期性，简单的二元的或多级的判定阈值，乃至于数字调制的位串。

借助切换装置可以减少机动车中所需天线的数量。此外还可以满足紧急呼叫控制设备的高的与安全相关的需求和避免对于信息娱乐服务的负面影响(较差的天线性能)。

总之，该示例示出了怎样能够通过本发明提供由紧急呼叫控制的电路模块。