DE102004052904A1

DE102004052904A1 - Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102004052904A1
Application number: DE200410052904
Authority: DE
Inventors: Birgit Dr. Rösel; Arnd Stielow; Roland Wagner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Aumovio Germany GmbH
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-03
Also published as: DE102004052904B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs (1), bei dem Signale zwischen mindestens einer ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) und mindestens einer weiteren mobilen Sende- und Empfangseinrichtung (11) übertragen werden, wobei von der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) das Vorhandensein der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung (11) innerhalb eines größeren Bereiches (15) um die erste Sende- und Empfangseinrichtung (3) mittels einer ersten Kommunikationsstrecke und eines ersten Anfragesignals oder ersten Anfrage- und Antwortsignals mit größerer Reichweite überwacht wird, bei einem Detektieren der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung (11) innerhalb des größeren Bereiches (15) eine grobe Entfernungsmessung durchgeführt wird, nur bei Unterschreiten einer wesentlich geringeren Entfernung (17) von der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) ein zweites Anfragesignal mit geringerer Reichweite (5a, 7a) ausgesandt wird und nur bei positivem Empfang des zweiten Anfragesignals in der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung (11) dies bei der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) mittels eines zweiten Antwortsignals quittiert wird, um eine vordefinierte Aktion auszulösen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs.

Derartige Verfahren finden beispielsweise in der Fahrzeugtechnik Anwendung, um die Entriegelung des Fahrzeuges bzw. der Fahrzeugtüren und/oder das Deaktivieren der Diebstahlsicherung auf eine für eine Bedienperson möglichst komfortable Weise zu ermöglichen.

Hierbei werden vermehrt passive Zugangssysteme verwendet, bei denen eine Bedienperson einen ID-Geber mit sich trägt, der im Gegensatz zu aktiven Systemen nicht mittels eines Knopfes oder Ähnlichem betätigt werden muss, sondern selbsttätig mit einer im Fahrzeug befindlichen entsprechenden Basisstation kommuniziert, sobald eine bestimmte Entfernung zum Fahrzeug bzw. zur Basisstation unterschritten wird.

Für derartige aktive und insbesondere für passive, elektronische, zumeist funkbasierte Schlüsselsysteme bestehen hohe Anforderungen an Sicherheit gegenüber unberechtigtem Zugang, wobei infolge der zumeist autarken Energiequellen für ID-Geber und/oder Basisstation ein möglichst geringer Energieverbrauch wünschenswert ist, um eine Funktion auch über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten.

Bei heutigen erhältlichen Fahrzeugen ist es beispielsweise bekannt, eine Überprüfung der Berechtigung, eine so genannte Authentifizierung bei Betätigung des Türgriffs zu starten bzw. zu triggern. Hierzu wird das Betätigen oder das Berühren des Türgriffs mittels kapazitiver Sensoren erfasst und die gesamte Authentifizierung innerhalb sehr kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von 80 ms bis 100 ms, ausgeführt, um eine unerwünscht lange Verzögerung beim Öffnen der Tür zu vermeiden. Die kapazitiven Sensoren und das schnelle Berechnungsverfahren sind allerdings baulich aufwändig und gestalten sich zudem kostenintensiv.

In der DE 10064141 C2 ist dagegen ein Zonenmodell vorgeschlagen, wobei in Abhängigkeit der Position des ID-Gebers zu dem Fahrzeug eine entsprechende Aktion ausgeführt wird. Zur Ermittlung der hierfür notwendigen genauen Position des ID-Gebers werden in der DE 10064141 C2 aufwändige Verfahren wie die Triangulationsmethode oder das FM-CW-Radarverfahren angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs, zu schaffen, das auf möglichst einfache Art und Weise eine hohe Sicherheit gegenüber unberechtigten Eingriffen bei gleichzeitig möglichst geringem Energieverbrauch gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das Senden eines zweiten Anfragesignals mit geringerer Reichweite wird vorteilhafterweise auf einfache Art und Weise eine weitere mobile Sende- und Empfangseinrichtung in der unmittelbaren Nähe der ersten Sende- und Empfangseinrichtung erfasst. Um den Ruhestrombedarf gering zu halten wird dieses zweite Anfragesignal jedoch erst dann ausgesandt, wenn innerhalb eines wesentlich größeren Bereiches, beispielsweise innerhalb von 50 bis 100 m, eine solche weitere Sende- und Empfangseinrichtung detektiert wurde und über eine einfache Entfernungsmessung, beispielsweise ein RSSI-Verfahren oder mittels Auswertung (mit einer entsprechenden Auswerteeinheit) mit nur einer einzigen Schwelle, ein wesentlich geringerer Abstand, beispielsweise unter 5 m oder 3 m, also in unmittelbare Nähe ermittelt wurde.

Hierbei ist es auch denkbar diese Schwelle mit einer weiteren Funktion, dem so genannten Komfortöffnen bzw. -schließen zu verbinden. Dieses Komfortöffnen bzw. -schließen wird durch ein langes Drücken auf einen Bedienknopf des ID-Gebers ausgelöst, woraufhin sich nicht nur Türen, sondern auch Fenster und evtl. ein Schiebedach öffnen bzw. schließen. Ist diese Funktion mit der vorgenannten Schwelle (Entfernungsmessung) verbunden, so kann vorteilhafterweise das Vorsehen eines zusätzlichen Einklemmschutzes entfallen, da sich die den ID-Geber mit sich führende Bedienperson ja nahe genug am Fahrzeug befindet.

Durch die Kommunikation mit höherer Reichweite ist es möglich, kurze Anfragesignale, beispielsweise in Form von sehr kurzen Sendetelegrammen, mit langen Wiederholzyklen, beispielsweise von mehreren Sekunden, insbesondere 7 Sekunden, auszusenden, ohne dass hieraus eine unerwünschte Reaktionsverzögerung, beispielsweise beim Öffnen einer Fahrzeugtür, resultieren.

Kommt die weitere mobile Sende- und Empfangseinrichtung jedoch in unmittelbare Nähe der ersten Sende- und Empfangseinrichtung, wird unverzüglich oder in schnellerer Abfolge ein zweites Anfragesignal mit geringerer Reichweite gestartet.

Selbstverständlich muss der Beginn eines optional vorbestimmten Zeitintervalls für das Senden des zweiten Anfragesignals nicht mit dem Zeitpunkt eines korrekt empfangenen ersten Antwortsignals zusammenfallen, sondern kann auch um ein wiederum vorbestimmtes Zeitintervall zeitversetzt sein. Die Dauer des vorbestimmten Zeitintervalls für das Senden des zweiten Anfragesignals kann über entsprechende elektronische Einrich tungen, beispielsweise RC-Glied oder entsprechende digitale Zähler im ID-Geber vorgegeben oder einstellbar sein.

Wird dieses zweite Anfragesignals in der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung empfangen und entsprechend mit einem Antwortsignal bei der ersten Sende- und Empfangseinrichtung quittiert, so ist auf sichere und einfache Weise gewährleistet, dass sich eine berechtigte weitere Sende- und Empfangseinrichtung in unmittelbarer Nähe der ersten Sende- und Empfangseinrichtung befindet. Entsprechend können bereits zu diesem Zeitpunkt gewünschte Aktionen, wie Entriegelung der Schlösser, Deaktivierung der Diebstahlsicherung, Deaktivierung der Wegfahrsperre, etc. eines Fahrzeuges ausgeführt werden.

Hierdurch entfallen vorteilhafterweise sonst notwendige Maßnahmen, wie detaillierte aufwändige Positionsbestimmung, mehrere Zonen bzw. Entfernungsschwellen, ansteuerbare Einrichtungen (beispielsweise Türschlösser) mit sehr kurzer Reaktionszeit, sehr schnelle technisch aufwändige Auswertung und Verarbeitung bei der Ermittlung der Berechtigung, hoher Ruhestrombedarf aufgrund von aktiven kapazitiven Sensoren etc.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der ersten Kommunikationsstrecke um eine hochfrequente im GHz-Bereich, insbesondere 2,4 GHz (erleichterte internationale Zulassung), liegende Kommunikationsstrecke, welche unidirektional oder vorzugsweise auch bidirektional ausgebildet sein kann. Hierdurch kann auf einfache Weise ein größerer Bereich, beispielsweise bis zu 50 m oder gar bis zu einigen 100 m abgedeckt werden. Eine von der Umgebung stark beeinflusste Sendefeldgeometrie ist hierbei kein Nachteil, da erfindungsgemäß keine detaillierte Aussage über die genaue Entfernung der mobilen Sende- und Empfangseinrichtung im größeren Bereich nötig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das zweite Anfragesignal mit einer Frequenz im LF-Bereich gesendet, sobald über eine grobe stark vereinfachte Entfernungsmessung, welche selbstverständlich für zyklisch wiederholte erste Antwortsignale ebenfalls wiederholt vorgenommen wird, eine vordefinierte geringere Entfernung von wenigen Metern, insbesondere unter 5 m oder 3 m ermittelt wird.

Die geringe Sendereichweite des zweiten Anfragesignals, insbesondere von 2 m, welche unter oder gleich der vorhergehenden Schwelle für die Entfernungsmessung liegt, ist vorteilhafterweise im Falle eines niederfrequenten (LF) Signals sehr genau definiert, da bei niedrigen Frequenzen die Feldgeometrie kaum von der Umgebung beeinflusst wird. Bekannterweise wird ja eine magnetisch induktive Kopplung im Gegensatz zu Systemen (in meist höheren Frequenzbereichen) mit starkem elektrischem Feldanteil nicht durch organische Materie und Reflexionen beeinflusst und gestört. Wegen fehlender Abschirmung und Reflexion des überwiegenden magnetischen Feldanteils ist zudem eine genaue Reichweite unabhängig von Örtlichkeiten und Gegenständen oder Personen in diesem Bereich einstellbar, so dass vorteilhafterweise Überreichweiten und entsprechend unerwünschte Auslöseeffekte vermieden werden.

Hierdurch ist vorteilhafterweise eine besonders genaue Positionsbestimmung einer mobilen weiteren Sende- und Empfangseinrichtung möglich, so dass Fehlausführungen von Aktionen vermieden werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das zweite Antwortsignal mittels der ersten Kommunikationsstrecke mit größerer Reichweite übertragen. Hierdurch kann vorteilhafterweise auf einen sonst zusätzlich notwendigen Kommunikationsweg (bidirektionale zweite Kommunikationsstrecke) verzichtet werden, so dass eine weniger aufwändige zweite unidirektionale Kommunikationsstrecke ausreicht.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei die erste Sende- und Empfangseinrichtung als eine im Fahrzeug angeordnete Basisstation und die weitere mobile Sende- und Empfangseinrichtung als ID-Geber ausgebildet ist. Als vordefinierte auszuführende Aktionen kommen hierbei beispielsweise ein Entriegeln eines Fahrzeuges, ein Deaktivieren einer Wegfahrsperre, ein Deaktivieren der Diebstahlsicherung etc. in Frage.

Selbstverständlich ist es denkbar vordefinierte auszuführende Aktionen von weiteren Bedingungen abhängig zu machen. Beispielsweise kann eine erfolgreiche Authentifizierung mit der Betätigung eines Türgriffs (beispielsweise über Mikroschalter, Kontakte etc.) verknüpft sein, um die Zentralverriegelung und/oder Alarmanlage erst zu diesem Zeitpunkt zu entriegeln bzw. zu deaktivieren.

Durch den Aufbau einer weiteren Kommunikationsstrecke mit geringerer Reichweite nur für ein vorbestimmtes Zeitintervall in Abhängigkeit von einem über eine erste Kommunikationsstrecke übertragenen Anforderungssignal wird zudem ein unerwünschtes Aufzeichnen oder Überwachen der Kommunikation erschwert, da mit einer derartigen Kommunikation nach dem Stand der Technik nicht zu rechnen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Darstellung in Draufsicht auf ein Fahrzeug und einen ID-Geber als Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in 1 dargestellte schematische Darstellung zeigt ein Kraftfahrzeug 1, insbesondere Personenkraftfahrzeug, in dessen Innenraum ein Steuergerät bzw. eine Basisstation 3 angeordnet ist. Eine derartige Basisstation 3 umfasst üblicherweise eine Sende- und Empfangseinrichtung zur Überwachung des Fahrzeugaußenraums sowie eventuell auch des Fahrzeuginnenraums sowie eine Auswerte- und Steuereinheit zur Auswertung direkter oder beispielsweise für einen Bus übermittelte Ereignisse, Signale oder Ergebnisse zur Steuerung entsprechender Aktionen.
Wie im Beispiel dargestellt können sich Sende- und Empfangsantennen örtlich von der Basisstation 3 entfernt im oder am Fahrzeug befinden, um eine entsprechend gewünschte Feldgeometrie zu erzeugen. So befindet sich beispielsweise eine Sendeantenne (und eventuell auch Empfangsantenne 13) zentral im Fahrzeug im Fahrzeughimmel, um den Außenraum um das Fahrzeug 1 herum zu überwachen. Da das Senden über die Antenne 13 im hochfrequenten Bereich bis zu mehreren Gigahertz, insbesondere 2,4 Gigahertz erfolgt, entsteht um das Fahrzeug herum eine Sendefeldcharakteristik, welche im Beispiel der Einfachheit halber als Ideal nur kreisförmig dargestellt ist.
Hierbei bietet sich eine äußere, als Ideal dargestellte kreisförmige Grenze 15 eines größeren Bereichs, beispielsweise von 50 oder gar 100 Metern Radius um die Sende- und Empfangsantenne 13, innerhalb welcher sich eine als ID-Geber 11 ausgebildete Sende- und Empfangseinrichtung befinden muss, um erste Anfragesignale der Basisstation 3 über die Sendeantenne 13 noch mit ausreichender Signalstärke zu empfangen. Selbstverständlich ist ein hochfrequentes Sendefeld stark von der Umgebung und entsprechenden Reflexionen abhängig, so dass die kreisförmige Darstellung nur schematisch für ein wirkliches Feld bzw. dessen Außengrenze 15 steht.
Bewegt sich nun ein ID-Geber 11, beispielsweise am Körper einer Bedienperson getragen, eines beliebigen Weges W in Richtung zum Fahrzeug, überschreitet er die Außengrenze 15. Da vom Fahrzeug bzw. der Basisstation 3 über die Sendeantenne 13 zyklisch, insbesondere alle 7 Sekunden, ein kurzes erstes Anfragesignal in Form eines kurzen Sendetelegramms ausgestrahlt wird, empfängt der ID-Geber bzw. dessen Sende- und Empfangseinrichtung spätestens 7 Sekunden nach Überschreiten der Grenze 15 das entsprechende erste Anfragesignal. Die maximale Zeitverzögerung zwischen zwei Zyklen von mehreren Sekunden, also beispielsweise 7 Sekunden, ist hierbei jedoch unproblematisch, da sich die äußere Grenze in 50 oder gar einige 100 Meter Entfernung vom Fahrzeug befindet, so dass eine entsprechende Antwort des ID-Gebers auf die erste Anfrage in jedem Fall erfolgt, bevor die Bedienperson das Fahrzeug 1 erreicht.
Dieses erste Antwortsignal, beispielsweise ebenfalls in Form eines Sendetelegramms, wird von der Basisstation 3 beispielsweise wiederum über die in diesem Fall auch als Empfangsantenne wirkende Antenne 13 empfangen und in der Auswerteeinheit einer groben Entfernungsmessung, beispielsweise mittels RSSI-Messung, unterzogen. Im Folgenden werden, solange sich der ID-Geber 11 innerhalb der Außengrenze 15 um das Fahrzeug herum befindet, weitere zyklisch wiederholte erste Anfragesignale empfangen und ebenfalls wie vorstehend erläutert beantwortet und wiederum einer groben Entfernungsmessung unterzogen. Hierbei ist es denkbar, aber nicht notwendig, dass sich die Wiederholzyklen der ersten Anfragesignale ab dem Ereignis vom ID-Geber innerhalb des Außenbereichs 15 detektiert verkürzen, um möglicherweise detailliertere Aussagen über die Position des ID-Gebers zu erhalten.
Ergibt nun eine Entfernungsmessung einen Wert unterhalb einer vordefinierten Grenze 17, welche einen wesentlich kleineren Bereich um das Fahrzeug herum definiert, beispielsweise innerhalb von wenigen Metern, insbesondere 5 oder gar 3 Meter um das Fahrzeug herum, beginnt die Basisstation zusätzlich oder unter Einstellung der ersten Anfragesignale ein zweites Anfragesignal über induktive Antennen im Bereich der Fahrzeugtüren, insbesondere in den Fahrzeuggriffen 5 und 7 auszusenden. Da die Sendecharakteristik eines induktiven Feldes kaum von der Umgebung beeinflusst wird, ergeben sich hierdurch im Vergleich zu vorstehend beschriebener Feldcharakteristik wohldefinierte Feldgeometrien mit sehr scharfen Grenzen.
Demzufolge wird das zweite Anfragesignal, welches unverzüglich nach Unterschreiten der kleineren Bereichsgrenze 17 permanent oder in sehr kurzen Zyklen ausgesandt wird vom ID-Geber, dessen Empfangseinrichtung selbstverständlich auch wenigstens eine LF-Antenne umfasst, empfangen und mit einem zweiten Antwortsignal beantwortet. Das zweite Antwortsignal wird hierbei vorzugsweise als hochfrequentes Signal ausgestrahlt und wiederum beispielsweise über die HF-Antenne 13 von der Basisstation 3 empfangen, so dass die induktive Kommunikationsstrecke kostensparend und energiesparend nur unidirektional ausgebildet sein muss.
Sobald die Basisstation ein zweites Antwortsignal eines ID-Gebers, welcher beispielsweise über den Weg W in dem Bereich 5a der LF-Antenne 5 im linken Fahrzeuggriff empfangen hat, wird eine Authentifizierung des ID-Gebers über die erste bidirektionale Kommunikationsstrecke (HF) oder unter Einbeziehung der LF-Kommunikationsstrecke abgeschlossen und eine entsprechend vordefinierte Aktion, wie beispielsweise Entriegeln der Zentralverriegelung eingeleitet. Sowohl für das Authentifizierungsverfahren als auch das Einleiten der vordefinierten Aktion besteht hierbei vorteilhafterweise ausreichend Zeit, da dies bereits bei Annäherung eines ID-Gebers 11 in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugs erfolgt bzw. gestartet wird und nicht erst bei einer Betätigung des Türgriffs. Selbstver ständlich ist es denkbar, zumindest die endgültige Aktion mit einer weiteren Bedingung zu verknüpfen, um jedes unnötige Auslösen einer Aktion zu vermeiden. So kann beispielsweise das komplette Authentifizierungsverfahren durchlaufen werden und der ID-Geber bereits als berechtigt festgestellt werden und das Entriegeln einer Zentralverriegelung mit einer Betätigung des Türgriffs beispielsweise über Mikroschalter oder andere Kontakte auf einfache Weise detektierbar verknüpft werden, (und) so dass eine Entriegelung der Zentralverriegelung erst bei Betätigung des Türgriffs links oder rechts oder eventuell auch der Heckklappe oder Hecktür erfolgt.

Claims

Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs (1), a) bei dem Signale zwischen mindestens einer ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) und mindestens einer weiteren mobilen Sende- und Empfangseinrichtung (11) übertragen werden, b) wobei von der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) das Vorhandensein der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung (11) innerhalb eines größeren Bereiches (15) um die erste Sende- und Empfangseinrichtung (3) mittels einer ersten Kommunikationsstrecke und eines ersten Anfragesignals oder ersten Anfrage- und Antwortsignals mit größerer Reichweite überwacht wird, c) bei einem Detektieren der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung (11) innerhalb des größeren Bereiches (15) eine grobe Entfernungsmessung durchgeführt wird d) nur bei Unterschreiten einer wesentlich geringeren Entfernung (17) von der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) ein zweites Anfragesignal mit geringerer Reichweite (5a, 7a) ausgesandt wird und e) nur bei positivem Empfang des zweiten Anfragesignals in der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung (11) dies bei der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) mittels eines zweiten Antwortsignals quittiert wird, um eine vordefinierte Aktion auszulösen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anfragesignal oder das erste Anfrage- und Antwortsignal mit einer Frequenz im hochfrequenten Bereich gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anfragesignal mit einer Frequenz im niederfrequenten Bereich gesendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die erste Kommunikation zwischen der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (3) und der weiteren Sende- und Empfangseinrichtung (11) bidirektional mittels des ersten Anfrage- und Antwortsignals erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antwortsignal mittels der ersten Kommunikationsstrecke mit größerer Reichweite (15) übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anfragesignal zyklisch gesendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische Aussenden in kurzen Sendetelegrammen mit einem Zyklus im Sekundenbereich erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als vordefinierte Aktion ein Entriegeln eines Fahrzeuges (1) und/oder ein Deaktivieren einer Wegfahrsperre erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Sende- und Empfangseinrichtung (3) eine in einem Fahrzeug (1) angeordnete Basisstation und als weitere Sende- und Empfangseinrichtung (11) ein ID-Geber verwendet wird.