BR9807669B1

BR9807669B1 - emissor de sinais de código, particularmente para um sistema antifurto de um automóvel.

Info

Publication number: BR9807669B1
Application number: BRPI9807669-8A
Authority: BR
Inventors: Michael Siedentop; Ulrich Schrey
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2012-02-22
Also published as: KR20000070871A; BR9807669A; WO1998034818A1; JP2001511090A; KR100503492B1; US6329909B1; JP3976792B2; DE59803733D1; EP0958161A1; EP0958161B1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "EMISSOR DE SINAIS DE CÓDIGO, PARTICULARMENTE PARA UM SISTEMA ANTI- FURTO DE UM AUTOMÓVEL".

A invenção refere-se a um emissor de sinais de código, particu- Iarmente para um sistema antifurto de um automóvel, de acordo com o pre- âmbulo da reivindicação 1.

Um emissor de sinais de código conhecido (EP O 659 963 A1) apresenta uma unidade de transponder, que recebe um sinal de código de pergunta de uma unidade transmissora e receptora disposta no automóvel. Com auxílio do sinal de código de pergunta, é produzido, então, um sinal de código de resposta e transmitido de volta à unidade transmissora e recepto- ra no automóvel. Na autorização do sinal de código de resposta (autenti- cação), um bloqueio de partida do automóvel é desbloqueado.

Além disso, o emissor de sinais de código apresenta uma uni- dade de controle remoto independente da unidade de transponder, que de- pois da manobra de um comutador de contato produz um sinal de comando e o transmite através de uma antena. Uma unidade receptora no automóvel recebe o sinal de comando codificado e comanda a instalação de bloqueio central, se o sinal de comando estiver autorizado.

A unidade de transponder e a unidade de controle remoto estão dispostas, nesse caso, independentemente uma da outra, sobre uma pega de chave. Cada unidade apresenta, nesse caso, uma unidade de comuta- ção, que produz, respectivamente, o sinal de código de resposta ou o sinal de comando.

Um outro emissor de sinais de código conhecido (W096/17290) apresenta ou uma unidade de transponder ou uma unidade de controle re- moto. Na transmissão de sinais unidirecional, é necessária apenas a unida- de de controle remoto e na transmissão de sinais bidirecional, apenas a unidade de transponder. Para que a escuta dos sinais transmitidos seja difi- cultada, o mesmo sinal é transmitido através de pelo menos dois canais de transmissão diferentes. O emissor de sinais de código apresenta, portanto, dois transmissores diferentes. Os dois sinais recebidos precisam estar cor- retos, para que um agregado de segurança possa ser comandado.

A invenção tem por base a tarefa de criar um emissor de sinais de código, que apresente o menor número possível de componentes e, não obstante, permita uma autenticação de escuta segura, bem como à prova de falsificação.

Esse problema é solucionado de acordo com a invenção pelas características da reivindicação de patente 1. Nesse caso, um emissor de sinais de código apresenta uma única unidade de encriptação, da qual fa- zem uso tanto uma unidade de controle remoto como também uma unidade de transponder. Desse modo, um sinal de comando codificado ou um sinal de código de resposta é produzido e emitido pela unidade de encriptação.

Configurações vantajosas da invenção estão caracterizadas nas reivindicações secundárias. Desse modo, é particularmente vantajoso se a unidade de transponder, a unidade de controle remoto e a unidade de en- criptação estiverem aplicadas de modo integrado como circuito sobre um chip semicondutor. Desse modo, o emissor de sinais de código apresenta apenas medidas pequenas. O emissor de sinais de código pode apresentar um circuito oscilante com uma bobina e um condensador, através do qual os sinais são transmitidos ou recebidos indutivamente. Simultaneamente, ele apresenta ainda um ou mais transmissores, com os quais o sinal de coman- do codificado pode ser transmitido sem fio.

O emissor de sinais de código pode apresentar um acumulador de energia, que é carregado sem fio por sinais de energia recebidos. Desse modo, o emissor de sinais de código não necessita de bateria, que sempre precisa ser trocada de novo, assim que sua capacidade estiver esgotada.

Exemplos de realização da invenção são explicados mais deta- lhadamente a seguir, por meio dos desenhos esquemáticos. Mostram:

Fig. 1 - um diagrama esquemático de bloco de um emissor de sinais de código de acordo com a invenção e

Fig. 2 - um diagrama esquemático de bloco de uma unidade transmissora e receptora em um automóvel.

Um emissor de sinais de código 10 portátil, de acordo com a in- venção (Fig. 1), apresenta uma unidade de transponder 1G0, 111, 112 e 130 e uma unidade de controle remoto 140, 160, S4 e S5. O emissor de sinais de código 10 comunica-se por transmissão e/ou recepção de sinais de código com uma unidade transmissora e receptora 20, disposta de modo estacioná- rio (Fig. 2). Com auxílio do emissor de sinais de código 10, é realizada uma autenticação, a cuja execução bem sucedida é comandado um agregado de segurança 270, com um sinal de liberação.

A unidade de transponder do emissor de sinais de código 10 apresenta como elemento transmissor e receptor um circuito oscilante 106, 107, com uma bobina 106 e um condensador 107. Através do circuito osci- lante 106, 107, os sinais são recebidos ou transmitidos indutivamente por meio de um campo magnético de alta freqüência. Para esse fim, a unidade de transponder apresenta um ponto de intersecção 100 indutivo com um desmodulador 102, que desmodula um sinal recebido e o transforma em um sinal de dados serial, para processamento adicional. Analogamente ao desmodulador 102, o ponto de intersecção 100 indutivo apresenta um mo- dulador 105, que modula um sinal a ser transmitido com uma freqüência portadora e o transmite através do circuito oscilante 106, 107.

Além disso, o ponto de intersecção 100 indutivo pode apresen- tar uma unidade de recuperação de energia 101, com um retificador e um controlador de tensão, pela qual, em caso de necessidade, pode ser retira- da energia de um sinal recebido. Com a energia retirada, os componentes do emissor de sinais de código 10 podem ser abastecidos diretamente com energia.

Com a energia pode ser carregado, adicionalmente, um acumu- lador de energia 108 recarregável (por exemplo, na forma de um condensa- dor ou de um acumulador). Em vez do acumulador de energia 108, também uma bateria pode ser usada como acumulador de energia, sendo que a mesma tem de ser trocada assim que estiver descarregada.

O estado de carga do acumulador de energia 108 ou da bateria pode ser controlado constantemente pelo controlador de tensão, para que, em caso de necessidade, energia seja imediatamente recarregada ou que seja indicada a bateria vazia. Além disso, a tensão de serviço no emissor de sinais de código 10 é controlada pelo controlador de tensão, para que não ocorram defeitos devido a quedas de tensão.

A unidade de controle remoto do emissor de sinais de código 10 apresenta um ou mais comutadores de contato S4 e Ss1 que são manobra- dos por um usuário quando o mesmo deseja manobrar remotamente um dispositivo eletrônico (a seguir, designado por agregado de segurança). Uma unidade de consulta de contato 140 identifica se e qual comutador de contato S4 ou S5 foi manobrado. Além disso, a unidade de controle remoto apresenta um transmissor 160, com antenas de rádio 163 ou elementos transmissores 162 ópticos/acústicos, aos quais, eventualmente, pode estar ligado à frente um modulador 161, com um oscilador de HF, ligado comple- mentarmente ou um transformador de sinais correspondente.

Na manobra de um comutador de contato S4 ou Ss, a unidade de controle remoto é ativada, assim que a unidade de consulta de contato 140 identificar que um comutador de contato S4 ou S5 foi manobrado. A seguir, um sinal de comando codificado é produzido em um gerador de protocolo 112 de uma unidade geradora de sinais 110, que é transmitido, sem fio, através do transmissor 160.

O sinal de comando apresenta uma informação de comando que transmite qual comutador de contato S4 ou S5 foi manobrado, isto é, o que deve ser comandado remotamente. Além disso, o gerador de protocolo 112 adiciona ao sinal de comando um sinal binário, codificado (a seguir desi- gnado por palavra de código), que é gerado em uma unidade de encriptação 111 da unidade geradora de sinais 110.

A unidade de encriptação 111 está unida com uma memória 130. A memória 130 está dividida aqui em uma memória de código secreto 131, na qual está armazenada uma chave secreta (a seguir designada por código secreto), em um contador 132, no qual estão armazenados dados de sincronização e um registro de dados 133, no qual estão armazenados da- dos específicos do usuário ou específicos do veículo. Os dados de sincroni- zação e o código secreto são fornecidos à unidade de encriptação 111. Os mesmos são codificados na unidade de encriptação 111 cor meio de um al- goritmo de encriptação e adicionados como palavra de código ao sinal de comando.

A unidade de encriptação 111 serve para a encriptação de da- dos. A essa unidade de encriptação 111 recorrem tanto a unidade de trans- ponder como também a unidade de controle remoto, para codificar, respec- tivamente, o sinal de código de resposta ou o sinal de comando e para adi- cionar aos sinais pelo menos uma palavra de código.

Sinais codificados têm a vantagem de que de um ou mais sinais escutados não é possível, ou só com grande complexidade, deduzir qual o algoritmo de encriptação. A cada processo de transmissão, ciclicamente é gerado e transmitido um outro sinal, de modo que um sinal escutado uma vez, subseqüentemente não pode ser utilizado para a autenticação, uma vez que nesse ínterim ele não está mais autorizado.

A memória 130 está formada de tal modo que o código secreto só pode ser sobregravado em caso de autorização comprovada. O código secreto não é legível do exterior. Os dados de sincronização estão armaze- nados no contador 132 da memória 130 e podem ser alterados em caso de necessidade (alteração do conteúdo da memória = alteração do estado do contador) ou ser sobregravados por novos dados de sincronização.

No emissor de sinais de código 10 está disposta uma unidade de comando de seqüência 150, que comanda todos os componentes do emissor de sinais de código 10 (ponto de intersecção 100 indutivo, memória 130, transmissor 160, gerador de protocolo 112 etc.). Ela está, portanto, Ii- gada eletricamente com todos os componentes (para fins de visibilidade, as ligações elétricas não estão representadas no desenho).

A unidade de comando de seqüência 130 também comanda os comutadores Si a S3. Dependendo da posição de comutação dos comutado- res Si a S3, desenvolvem-se processos diferentes no emissor de sinais de código 10. O comutador Si liga a saída do gerador de protocolo 112 sobre a entrada do modulador 105 (sinal de código de resposta) do ponto de inter- secção 100 indutivo ou no transmissor 160 (sinal de comando). O comuta- dor S2 fornece à unidade de encriptação 111o sinal de código de pergunta recebido e desmodulado ou o conteúdo de memória do contador 132. O co- mutador S3 só está fechado quando dados devem ser gravados na memória 130. O comutador S3 pode ser fechado automaticamente quando um sinal de código de pergunta é recebido. Mas também pode ser necessária uma comprovação de uma autorização (é informada à unidade de comando de seqüência 150 pelo sinal de código de pergunta), para fechar o comutador S3 e para, desse modo, poder sobregravar o código secreto ou os dados de sincronização.

A unidade de comando de seqüência 150 é regulada por um os- cilador 104 ou uma unidade de recuperação de ciclo 103. Quando só a uni- dade de controle remoto é ativada, então primeiramente é ativado o oscila- dor 104, que regula, então, a unidade de comando de seqüência 150. Se, por outro lado, a unidade de transponder for ativada por recepção de um sinal de código de pergunta, então o ciclo para a unidade de comando de seqüência 150 é retirado pela unidade de recuperação de ciclo 103 do cam- po alternativo magnético, recebido pela unidade de transponder.

Vantajosamente, um tal emissor de sinais de código 10 é usado para um sistema antifurto de um automóvel. Nesse caso, o emissor de sinais de código 10 é portado pelo próprio usuário. O emissor de sinais de código 10 comunica-se, então, com uma unidade transmissora e receptora 20 (comp. Figura 2), que está disposta de modo estacionário no automóvel.

O sistema antifurto compreende, nesse caso, como agregado de segurança 270, um bloqueio de partida, que primeiramente precisa ser des- bloqueado, por comprovação de uma autorização, antes que o automóvel possa ser usado. Como o emissor de sinais de código 10 podem ser co- mandados remotamente, além disso, outros agregados de segurança 270, tais como uma instalação de travamento central, que trava ou destrava as fechaduras de porta do automóvel. Além disso, também podem ser coman- dados por controle remoto outros aparelhos de comando como agregados de segurança 270, pelos quais são comandadas as funções tais como abertura/fechamento de janelas, ajuste dos bancos, ligação/desligamento do aquecimento etc.

Quando um usuário deseja entrar em seu automóvel, então ele primeiramente manobra um comutador de contato S4 ou S5 no emissor de sinais de código 10, mais precisamente, aquele com o qual a instalação de travamento central do automóvel é instruída a destravar todas as portas e, eventualmente, o porta-malas.

Presume-se aqui que o comutador de contato S4 esteja previsto para travar todas as portas e o comutador de contato S5, para destravar to- das as portas. Assim que a manobra do comutador de contato S4 tiver sido identificada pela unidade de consulta de contato 140, um sinal de comando é gerado no gerador de protocolo 112. Para esse fim, a palavra de código é composta por encriptação pela unidade de encriptação 111 de uma informa- ção de comando (a seguir, designada por dados de comando) e, eventual- mente, de dados do registro de dados 133 a seguir designados de dados do veículo. O sinal de comando gerado desse modo é transmitido então, mo- dulado ou desmodulado, ao automóvel.

Um receptor 260 da unidade transmissora e receptora 20 no automóvel recebe o sinal de comando através de um elemento receptor 262 óptico ou acústico ou por uma antena de rádio 263, e desmodula o sinal de comando em um desmodulador 261. O desmodulador 261 divide o sinal de comando em seus componentes, palavra de código - dados de comando - dados do automóvel. A palavra de código é fornecida a uma unidade com- paradora 240 e os dados restantes, ao agregado de segurança 270.

Em primeiro lugar, é realizada uma autenticação por meio da palavra de código recebida. Para esse fim, a palavra de código é compara- da com uma palavra de código teórica no comparador 240. Se a autentica- ção foi bem sucedida, então é gerado um sinal de liberação, pelo qual os conteúdos dos dados de comando e, eventualmente, dos dados do automó- vel, são executados pelo agregado de segurança 270. O conteúdo dos da- dos de comando indica qual dispositivo no automóvel deve ser comandado. No caso da manobra do comutador de contato S4, todas as portas e o porta- malas do automóvel devem ser destravados. Quando o usuário deseja dar partida com seu automóvel, eníêo primeiramente deve ser desbloqueado o bloqueio de partida. Para esse fim, o usuário manobra um interruptor de ignição 210, por exemplo, girando a chave de ignição na fechadura de ignição para a posição de "ignição LIGA- DA" ou "PARTIDA". Após isso, a unidade transmissora e receptora 20 no automóvel transmite um sinal de código de pergunta binário (também desi- gnado por "challenge") através de um ponto de intersecção 200 indutivo e um circuito oscilante 204, 205, com uma bobina 204 e um condensador 205. O sinal de código de pergunta, nesse caso, pode ser transmitido como sinal cifrado previamente ou também não-cifrado bem como não-codificado. No sinal de código de pergunta estão contidos, preferivelmente, os dados de sincronização, particularmente um número aleatório.

A unidade de transponder do emissor de sinais de código 10 re- cebe o sinal de código de pergunta. O sinal de código de pergunta é avalia- do. Caso o sinal de código de pergunta tenha sido um sinal de código de pergunta permitido, então uma palavra de código é gerada na unidade de encriptação 111, com auxílio do código secreto, que é completada pelo ge- rador de protocolo 112 para um sinal de código de resposta cifrado, binário (também designado por "response"). O sinal de código de resposta é trans- mitido através do circuito oscilante 106, 107 do emissor de sinais de código 10 ao circuito oscilante 204, 205 da unidade transmissora e receptora 20 no automóvel.

O sinal de código de resposta é desmodulado com auxílio de um desmodulador 203 do ponto de intersecção 200 indutivo da unidade trans- missora e receptora 20 e fornecido à unidade comparadora 240.

Em uma unidade de encriptação 230 da unidade transmissora e receptora 20 é gerada, nesse ínterim, uma palavra de código teórica. Para esse fim, são fornecidos à unidade de encriptação 230 tanto um código se- creto de uma memória de código secreto 223 como também os dados de sincronização (número aleatório) gerados em um gerador aleatório 221. O código secreto deve ser, nesse caso, idêntico ao código secreto do emissor de sinais de código 10. Como dado de sincronização é usado o mesmo nú- mero aleatório, uma vez que o mesmo foi transmitido com o sinal de cód;go de pergunta ao emissor de sinais de código 10.

O sinal de código de resposta recebido é comparado com a pa- lavra de código teórica. Quando os dois sinais de código coincidem pelo menos substancialmente, então presume-se que o emissor de sinais de có- digo 10 pertence ao sistema antifurto e está autorizado, uma vez que, nesse caso, os dois códigos secretos mostram-se idênticos. A autenticação, desse modo, é bem sucedida. O bloqueio de partida é, por conseguinte, desblo- queado.

Tanto no emissor de sinais de código 10 como também na uni- dade transmissora e receptora 20 do automóvel são usados códigos secre- tos idênticos para gerar os sinais de código. O código secreto pode ser um número binário, sobre o qual é usado um algoritmo de encriptação matemá- tico (operação lógica, tal como, por exemplo, uma ligação de EXOR de dois números binários). Do mesmo modo, é usado o número aleatório para gerar a palavra de código teórica.

O algoritmo de encriptação pode estar formado de tal modo que os sinais de código modifiquem-se ciclicamente, de modo que a cada gera- ção de um sinal de código, é gerado um sinal de código modificado em rela- ção ao sinal de código imediatamente precedente.

O comprimento de um ciclo (isto é, a possível repetição de um sinal de código transmitido uma vez) depende, nesse caso, do algoritmo de encriptação e dos dados (número aleatório) usados para a encriptação. As- sim, o código secreto pode ter um comprimento de, por exemplo 128 bits e os dados de sincronização, de 32 bits. Desse modo, podem ser gerados tantos sinais de código diferentes, que o esforço de consultar o sinal de có- digo transmitido e testar todas as possibilidades para chegar ao código se- creto torna-se antieconômico. Desse modo, em geral, não ocorre uma repe- tição de um sinal de código transmitido uma vez, quando do uso do emissor de sinais de código 10 em um sistema antifurto. O comprimento do ciclo pode ser ampliado ainda mais por dados de sincronização ou códigos se- cretos mais compridos. Pois, quanto mais números de bits tiver o número aleatório, tanto mais complexo e seguro torna-se o sistema antifurío.

Vantajosamente, um número aleatório binário está contido nos dados de sincronização, que a cada manobra do interruptor de ignição é ge- rado de novo, aleatoriamente, por um gerador aleatório 211. Esse número aleatório também é armazenado como valor de partida em um contador 222.

O número aleatório pode ser transmitido imediatamente depois da modula- ção como sinal de código de pergunta. Também é possível cifrar o número aleatório na unidade de encriptação 230 e, a seguir, transmití-lo de modo modulado.

O número aleatório recebido pelo emissor de sinais de código 10 é armazenado ali no contador 132 (um número aleatório já armazenado anteriormente é, então, sobregravado). O número aleatório e o código se- creto do emissor de sinais de código 10 são cifrados na unidade de encrip- tação, segundo o algoritmo de encriptação estabelecido. Desse modo, é ge- rada a palavra de código.

Preferivelmente, quando da geração do sinal de comando, não ocorre um diálogo com a unidade transmissora e receptora 20, isto é, não é recebido um sinal de código de pergunta. Por esse motivo, os dados de sin- cronização (número aleatório) anteriores permanecem válidos. Para que também na geração do sinal de comando seja transmitido um sinal de co- mando alterado em relação ao sinal de comando precedente, os dados de sincronização são alterados pelo contador 132, por incremento ou decre- mento, a cada manobra de um comutador de contato S4 ou S5, partindo do valor inicial (= número aleatório). O número de contador obtido desse modo é então usado para gerar a palavra de código para o sinal de comando.

A unidade transmissora e receptora 20 no automóvel está for- mada de modo semelhante ao emissor de sinais de código 10. Também ali existe a unidade de encriptação 230, que igualmente gera uma palavra de código, mais precisamente, a palavra de código teórica. Os dados de sin- cronização chegam do gerador aleatório 221 a um diálogo de pergunta- resposta (isto é, transmissão do sinal de código de pergunta e recepção do sinal de código de resposta). Quando imediatamente antes não tiver sido transmitido um sinal de código de pergunta, então os dados de sincroniza- ção chegam do contador 222. Na recepção de um sinal de código, os dados de sincronização são usados para gerar a palavra de código teórica, por encriptação. Entre o gerador aleatório 221 e o contador 222 é feita a ligação de um para outro, conforme a necessidade, pelo comando de seqüência 250.

No diálogo de pergunta-respota, parte-se tanto na unidade transmissora e receptora 20 como também no emissor de sinais de código 10, do mesmo número aleatório, uma vez que o número aleatório é transmi- tido ao emissor de sinais de código 10 e ali é igualmente armazenado. Por conseguinte, o sistema antifurto funciona de modo "sincronizado".

Na geração do sinal de comando no emissor de sinais de código 10, os dados de sincronização, isto é, o número aleatório (=número do contador) são alterados por incremento ou decremento pelo contador 132, uma vez que um comutador de contato S4 ou Ss foi manobrado. Os dados de sincronização na unidade transmissora e receptora 20, por outro lado, per- manecem inicialmente inalterados, uma vez que ali a manobra do comutador de contato S4 ou S5 do emissor de sinais de código 10 não foi registrada. Este também é o caso quando alguém está brincando com o emissor de si- nais de código 10 e manobra várias vezes o comutador de contato S4 ou Ss, sem que o automóvel esteja na proximidade.

Na recepção de um sinal de comando pela unidade transmisso- ra e receptora 20, o número de contador correntemente armazenado no contador 222 (com um valor inicial igual ao número aleatório) é usado para gerar a palavra de código teórica por encriptação. A seguir, dá-se uma com- paração da palavra de código teórica com a palavra de código do sinal de comando recebida.

Caso as duas não coincidam, então o número de contador é al- terado na unidade transmissora e receptora 20 por incremento ou decre- mento, analogamente ao número de contador no emissor de sinais de códi- go 10. Com o novo número de contador é gerada por encriptação uma outra palavra de código teórica. Dá-se, portanto, novamente, uma comparação da nova palavra de código com a palavra de código recebida. Se, então, for identificada uma coincidência, então a autenticação é bem sucedida. De outro modo, o número de contador é novamente alterado na unidade trans- missora e receptora 20 e gerada uma outra palavra de código teórica.

Caso não seja identificada uma coincidência pela unidade de comparação 240, então esse processo é continuado, porém, por razões de segurança, por apenas um número limitado de processos de encriptação, isto é, dá-se apenas um número máximo, predeterminado, de processos de comparação, dentro dos quais é preciso dar-se, com sucesso, uma autenti- cação. Caso não se dê uma autenticação, com sucesso, então o emissor de sinais de código 10 é julgado não-autorizado.

Pelo número predeterminado de processos de comparação é obtida uma chamada área de segurança. Dentro da área de segurança, uma autenticação ainda pode dar-se com sucesso caso a palavra de código do sinal de comando coincida com a palavra de código teórica gerada repeti- damente de novo. Fora da área de segurança, não ocorrem mais compara- ções da palavra de código teórica com a palavra de código recebida. A uni- dade transmissora e receptora 20 bem como o emissor de sinais 10 não mais funcionam, então, de modo "sincronizado".

Para que uma autenticação seja novamente possível, o sistema antifurto precisa então ser sincronizado. Isto pode dar-se por transmissão do sinal de código de pergunta. Nesse caso, os dados de sincronização são armazenados, por um lado, no contador 222 da unidade transmissora e re- ceptora 20 e, por outro lado, transmitidos ao contador 132 do emissor de sinais de código 10 e ali armazenados. Os novos dados de sincronização são então novamente ponto de partida para a encriptação, isto é, para gera- ção da palavra de código e da palavra de código teórica.

Se a palavra de código do sinal de comando não for identificada como autorizada dentro da área de segurança, então o sistema antifurto ini- cialmente não precisa mais ser operado eletronicamente. Para que o usuá- rio possa, não obstante, usar seu automóvel, as fechaduras das portas são comutadas para operação mecânica, com uma chave. O usuário pode des- travar mecanicamente as portas e entrar em seu automóvel

Para dar partida a seu automóvel, o usuário precisa desbloque- ar o bloqueio de partida eletrônico. Para esse fim, ele enfia a chave de igni- ção na fechadura de igniçâo e gira a chave, com o que o interruptor de igni- ção 210 é ativado. A seguir, ocorre um diálogo de pergunta-resposta entre o emissor de sinais de código 10 e a unidade transmissora e receptora 20, a cujo desenvolvimento bem sucedido o bloqueio de partida é desbloqueado.

Durante o diálogo de pergunta-respota, novos dados de sincro- nização são gerados no gerador aleatório 211 e transmitidos no sinal de có- digo de pergunta ao emissor de sinais de código 10. Como os dados de sin- cronização são armazenados tanto na unidade transmissora e receptora 20 como também no emissor de sinais de código 10, dá-se, desse modo, uma sincronização. Em sinais de comando transmitidos futuramente, é então no- vamente possível uma autenticação bem sucedida.

Uma sincronização também pode dar-se por um aparelho de di- agnóstico ligado externamente. Nesse caso, tanto o emissor de sinais de código 10 como também a unidade transmissora e receptora 20 podem ser ligados no aparelho de diagnóstico. Na comprovação de uma autorização (por exemplo, por introdução de um número de PIN, específico do automó- vel), novos dados de sincronização são armazenados tanto na unidade transmissora e receptora 20 como também através dos pontos de intersec- ção indutivos 200 e 100 no emissor de sinais de código 10. Através do apa- relho de diagnóstico, a unidade transmissora e receptora 20 também pode ser solicitada a transmitir os dados de sincronização, através dos pontos de intersecção indutivos 200 e 100, ao emissor de sinais de código 10, para que eles sejam armazenados ali.

A unidade de transponder 100 e 130, a unidade de controle re- moto 140 e 112 bem como a unidade de encriptação 111 estão formadas, vantajosamente, como circuito integrado sobre um chip semicondutor (de Si). Desse modo, as medidas mecânicas do emissor de sinais de código 10 tornam-se muito pequenas. Todas as partes que estão dispostas como cir- cuito integrado sobre o chip semicondutor estão circundadas na Figura 1 por uma moldura representada em tracejado. Fora do chip semicondutor estão dispostos os comutadores de contato S4 e Ss, o acumulador de ener- gia 108, o circuito oscilante 106 e 107, bem como o elemento transmissor 162 óptico ou acústico e a antena de rádio 163. Esses componentes estão todos, naturalmente, ligados eletricamente com o chip semicondutor.

Através do circuito oscilante 106, 107, o sinal de código de per- gunta ou o sinal de código de resposta é recebido ou transmitido na forma de um campo magnético de alta freqüência. Do campo magnético pode ser obtido, nesse caso, com auxílio da unidade de recuperação de ciclo 103, o ciclo para a unidade de comando de seqüência 150.

O sinal de código de pergunta também pode ser usado para transmitir energia ao emissor de sinais de código 10. Para esse fim, a ten- são induzida na bobina 106 é retificada no retificador, quando da recepção do sinal de código de pergunta. A tensão contínua formada desse modo pode ser usada para carregar o acumulador de energia 108 ou abastecer todos os componentes do emissor de sinais de código 10 diretamente com energia. Quando o acumulador de energia 108 estiver substancialmente carregado, então a carga é provisoriamente concluída. Isto é controlado pela unidade de controle de tensão. Quando a energia no acumulador de energia 108 tiver caído para abaixo de um valor limite, então o acumulador de energia 108 é novamente carregado.

O sinal de código de pergunta, o sinal de código de resposta e o sinal de comando são sinais digitais em forma binária. Os estados lógicos 0 e 1 desses sinais têm nível L (Iow) e H (high). A energia necessária para o emissor de sinais de código 10 pode estar contida no sinal de código de pergunta ou em sinais de energia transmitidos separadamente. Para trans- missão de energia, o sinal de código de pergunta apresenta, vantajosa- mente, tanto no H como também no L, amplitudes de tensão maiores que OV.

Os sinais podem estar modulados para amplitude, freqüência, fase ou para qualquer outra espécie de modulação. Geralmente, o sinal de código de pergunta e o sinal de código de resposta são transmitidos induti- vãmente, a uma freqüência portadora de aproximadamente * 25 kHz e o si- nal de comando é transmitido, por rádio, a uma freqüência portadora de aproximadamente 433 MHz.

O sinal de comando também pode ser transmitido opticamente ou acusticamente. Também pode ser transmitido simultaneamente, tanto por rádio como também opticamente. O sinal de comando não precisa, necessa- riamente, ser transmitido modulado. Em um tal caso, o sinal de comando é fornecido através de um oscilador (em vez do modulador 161), diretamente à antena de rádio 163 ou ao elemento transmissor 162 óptico ou acústico.

Naturalmente, também podem ser usadas outras freqüências portadoras, para transmitir os sinais de modo modulado. Os sinais também podem ser transmitidos paralelamente a pelo menos duas freqüências por- tadoras diferentes. A potência de transmissão do sinal de código de per- gunta pode ser ajustada à necessidade de energia do emissor de sinais de código 10. Através da potência de transmissão também pode ser ajustado o alcance dos sinais a serem transmitidos. O alcance também pode, porém, ser ajustado através de outros parâmetros, tal como espécie de transmis- são, freqüência portadora etc.

Sinais binários podem ser transmitidos com uma forma de sinal elétrica predeterminada, tal como, por exemplo, formato de NRZ, RZ ou bi- fásico. Para o uso de transmissões de dados sem fio, na técnica automobi- lística revelou-se vantajoso o formato bifásico. Ele é também designado por código Manchester. Nesse caso, os sinais são representados com os valo- res binários 0 e 1 por impulsos com o comprimento de T/2. Um sinal com o valor 1 é transmitido com um impulso na primeira metade da duração de pe- ríodo T e um sinal com o valor 0, por um impulso na segunda metade.

Todos os sinais a serem transmitidos podem ser ampliados por bits de partida, bits de parada ou bits de paridade. Desse modo, a transmis- são toma-se mais segura. A forma do sinal e a estrutura de uma palavra de dados transmitida (protocolo) são ajustadas pelo gerador de protocolo 112. O gerador de protocolo 112 adiciona, além disso, os dados obtidos pela unidade de consulta de contato 140 ou do registro de dados 133 à palavra de código gerada na unidade de encriptação 111.

A memória 130 pode consistir em várias E2PROM. Por razões de segurança, o código secreto não é legível do exterior. O código secreto só pode ser sobregravado no caso de autorização comprovada. Na compro- vação da autorização, o comutador S3 é fechado pela unidade de comando de seqüência 150 e um novo código secreto recebido do circuito oscilante 106, 107 é gravado na memória de código secreto 131. Como comprovação de uma autorização, isto é, para fechamento do comutador S3 e para grava- ção de um novo código secreto, pode estar previsto, por exemplo, que um comutador de contato determinado S4 ou S5 do emissor de sinais de código 10 seja manobrado uma ou mais vezes, sucessivamente, por um determina- do período, em um ritmo predeterminado.

Vantajosamente, o sinal de código de pergunta é apenas um número aleatório binário, gerado no gerador aleatório 211 da unidade transmissora e receptora 20, com um comprimento de, por exemplo, 32 bits, que está armazenado nos contadores 222 e 132. O número de contador do contador 132 é incrementado ou decrementado pelo acionamento de um comutador de contato S4 ou S5.

No registro de dados 133 podem estar armazenados dados es- pecíficos do usuário ou do automóvel. Do mesmo modo, dados de diagnós- tico podem ser gravados no registro de dados 133 através dos pontos de intersecção 100 e 200 indutivos, durante o funcionamento do automóvel. Aliás, nesse caso, o emissor de sinais de código 10 tem de estar o mais próximo possível da unidade transmissora e receptora 20. Este é o caso quando o emissor de sinais de código 10 está disposto sobre a pega da chave de ignição e a chave de ignição está inserida na fechadura de igni- ção, bem como a bobina 204 da unidade transmissora e receptora 20 está disposta em torno da fechadura de ignição.

Dados de diagnóstico, particularmente dados de defeitos, são detectados constantemente durante o funcionamento do automóvel por uma unidade de diagnóstico interna do automóvel (diagnóstico on-board) e gra- vados através dos pontos de intersecção 100 e 200 indutivos no registro de dados 133. Uma central pode chamar esses dados de diagnóstico dc exteri- or, através do receptor 260 no automóvel e através dos pontos de intersec- ção 100 e 200 indutivos, da memória 130 do emissor de sinais de código 10.

Os dados de diagnóstico podem, então, ser transmitidos sem fio à central, através dos pontos de intersecção 100 e 200 indutivos ou através do trans- missor do emissor de sinais de código 10.

Uma tal central pode encontrar-se, por exemplo, em um veículo do controle de trânsito (polícia), que controla os dados de diagnóstico de veículos de passagem quanto à observação de valores limite (tal como valo- res de poluentes inadmissivelmente altos no gás de escapamento).

Nas unidades de encriptação 111 e 130 os dados são codifica- dos com um algoritmo de encriptação. Quanto o algoritmo de encriptação é secreto, isto é, ele não pode ser lido do exterior, então o código secreto não é forçosamente necessário. Se, por outro lado, o algoritmo de encriptação for de fácil acesso pelo exterior, então o código secreto é necessário para codificar dados com segurança.

As unidades de encriptação 111 e 230 podem estar formadas no que se refere ao hardware como contadores corrediços, ligados fixamente por fios, acoplados retroativamente. As unidades de encriptação 111, 230 também podem estar formadas como microprocessadores ou como cripto- processadores.

Para a invenção é pouco importante de que modo os dados são cifrados. Na encriptação, um texto claro é reproduzido na unidade de en- criptação, com auxílio do algoritmo de encriptação e, eventualmente, com auxílio do código secreto, sobre um texto cifrado (sinal de comando, sinais de código). A reprodução inversa é designada por decodificação. Para codi- ficar ou decodificar podem ser usados diversos processos.

Para encriptação ou decodificação também podem ser usados processos criptográficos, tal como, por exemplo, processos simétricos ou assimétricos. Em processos criptográficos, os dados codificados são nova- mente decodificados no lado contrário, para que se apresentem como texto claro. Para a autenticação, porém, é suficiente se os dados forem apenas codificados nos dois lados e os dois resultados comparados entre si. Ern caso de coincidência, está garantido que um emissor de sinais de código 10 autorizado emitiu uma palavra de código. Nesse caso, pode ser verificado se o algoritmo de encriptação ou o código secreto é idêntico nos dois lados ou se a palavra de código está correta. Uma decodificação não é, portanto, forçosamente necessária.

Nos processos criptográficos, podem ser usados códigos públi- cos (public key) ou também secretos (secret key = código secreto) para en- criptação e decodificação. Para esse fim, são usados chamados criptopro cessadores. Todos os processos de encriptação têm em comum, que um "arrombamento" dos sinais codificados transmitidos, por escuta da comuni- cação de dados e a avaliação dos dados só é possível com esforço inacei- tavelmente alto. Desse modo, tais processos de encriptação são preferivel- mente apropriados para sistemas antifurto de um automóvel.

O emissor de sinais de código 10 pode estar disposto, por exemplo, sobre uma pega de chave de uma chave de porta ou ignição.

Do mesmo modo, um cartão de chip ou um chamado "smart card" é apropriado para alojar o emissor de sinais de código 10. Um usuário pode carregar facilmente o emissor de sinais de código 10 consigo, uma vez que ele está formado de modo muito pequeno. Dependendo da necessida- de, o emissor de sinais de código 10 pode apresentar mais ou menos co- mutadores de contato S4, Ss- Assim, dependendo da necessidade, pode ha- ver um comutador de contato para destravamento de apenas uma porta, um comutador de contato para travamento de todas as portas, um comutador de contato para emissão de uma chamada de emergência, um comutador de contato para travamento/destravamento do porta-malas, um comutador de contato para abertura/fechamento das janelas/teto corrediço/capota, um co- mutador de contato para desbloqueio das portas de uma edificação, um co- mutador de contato para ligar a iluminação da edificação, um comutador de contato para abertura da garagem etc.

Com este emissor de sinais de código 10 de acordo com a in- venção não é necessária uma unidade de encriptação ou encriptação, para gerar o sinal de comando. Tanto a unidade de transponde»; corno também a unidade de controle remoto fazem uso da mesma unidade de encriptação 111.

O emissor de sinais de código 10 de acordo com a invenção pode ser usado não apenas para um sistema antifurto de um automóvel, mas também para outras aplicações, nas quais ocorre uma autenticação com um diálogo de pergunta-resposta entre duas unidades (comunicação bidirecional) e um controle remoto unidirecional.

Sob o termo "bloqueio de partida", devem ser entendidos todos os dispositivos no automóvel que possam impedir um uso do automóvel. Es- ses dispositivos só são liberados se previamente tiver sido realizada uma autenticação bem sucedida. Em um bloqueio de partida podem ser incluí- dos, por exemplo, um aparelho de comando de motor, uma válvula de fe- chamento para a alimentação de combustível, uma chave para desligar a bateria, um aparelho de comando da engrenagem, uma chave para ligação do circuito de ignição, um aparelho de controle de freio, a direção etc.

Sob o termo "unidade de transponder", deve ser entendido um dispositivo que recebe um sinal e então transmite automaticamente um sinal de volta.

O sinal de código de pergunta, o sinal de código de resposta e o sinal de comando são sinais de código, que apresentam, respectivamente, uma palavra de código. A palavra de código é um sinal codificado de modo binário, que apresenta muitos números de bits. Pela encriptação, a palavra de código se altera a cada novo processo de encriptação. À palavra de có- digo podem anteceder-se ou suceder-se vários bits, que são eventualmente necessários para uma transmissão de dados segura. A palavra de código é comparada com uma palavra de código teórica.

Claims

1. Emissor de sinais de código (10), particularmente para um sistema antifurto de um automóvel, que apresenta: - uma unidade de transponder (100, 130), que recebe um sinal de código de pergunta de uma unidade transmissora e receptora (20) dis- posta de modo estacionário e, então, com auxílio do sinal de código de per- gunta gera um sinal de código de resposta e o transmite de volta à unidade transmissora e receptora (20) para realizar uma autenticação, a cuja execu- ção bem sucedida um agregado de segurança (270) é comandado com um sinal de liberação, - uma unidade transmissora (140, 160, S4, S5), independente da unidade de transponder, que transmite, sem fio, um sinal de comando gerado por manobra de um elemento de comutador (S4, S5) à unidade transmissora e receptora (20), disposta de modo estacionário, que, no caso de autorização, controla remotamente outros aparelhos de comando, carac- terizado pelo fato de que, - uma única unidade de encriptação, da qual fazem uso tanto a unidade transmissora (140, 160, S4, S5) como também a unidade de trans- ponder (100, 130), para gerar o sinal de comando ou o sinal de código de resposta.

2. Emissor de sinais de código de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele apresenta uma unidade de comando (150), que comanda a unidade de transponder e a unidade transmissora, independentemente de um sinal de código de pergunta recebido ou da ma- nobra do elemento de comutador (S4, S5).

3. Emissor de sinais de código de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a unidade de transponder (100, 130), a unidade transmissora (140, 160) e a unidade de encriptação estão monta- das de modo integrado como circuito sobre um chip semicondutor.

4. Emissor de sinais de código de acordo com uma das reivindi- cações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de transponder (100, 130) apresenta um circuito oscilante, com uma bobina (106) e um conden- sador (107), para a transmissão indutiva do sinal de código de resposta e para a recepção indutiva do sinal de código de pergunta.

5. Emissor de sinais de código de acordo com uma das reivindi- cações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade transmissora apre- senta uma antena de rádio (163), através da qual é transmitido, por rádio, o sinal de comando vindo de um modulador (161) e de um oscilador de HF.

6. Emissor de sinais de código de acordo com uma das reivindi- cações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a unidade transmissora apre- senta um transmissor (162) óptico, com o qual o sinal de comando é trans- mitido opticamente.

7. Emissor de sinais de código de acordo com uma das reivindi- cações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o emissor de sinais de código (10) apresenta uma unidade de memória (130, 131), na qual dados podem ser gravados, mas nenhum dado pode ser lido do exterior.

8. Emissor de sinais de código de acordo com uma das reivindi- cações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que na unidade de memória (130) estão armazenados dados de sincronização, que são fornecidos à unidade de encriptação, para gerar o sinal de código de resposta ou o sinal de co- mando, sendo que os dados de sincronização são transmitidos no sinal de código de pergunta ao emissor de sinais de código (10) e com os quais os dados de sincronização até então armazenados são sobregravados.

9. Emissor de sinais de código de acordo com uma das reivindi- cações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ele apresenta uma unidade de recuperação de ciclo (103), que recupera do sinal de código de pergunta recebido um ciclo para a unidade de comando (150).

10. Emissor de sinais de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizado pelo fato de que ele é usado para um sistema antifurto de um auto- móvel, sendo que a unidade transmissora e receptora (20) está disposta de modo estacionário no automóvel e apresenta uma unidade geradora de si- nais (230), que gera um sinal de código teórico segundo o mesmo algoritmo como na unidade de encriptação do emissor de sinais de código (10), sendo que o sinal de código de resposta recebido ou o sinal de comando recebido é comparado com o sinal de código teórico e, a pelo menos coincidência substancial, é gerado um sinal de liberação, pelo qual é comandado um a- gregado de segurança (270) no automóvel.