CN103253231B

CN103253231B - 确定控制通道信号是恶意的还是非恶意的方法和设备

Info

Publication number: CN103253231B
Application number: CN201310051166.1A
Authority: CN
Inventors: J.斯奈德
Original assignee: TEMIC AUTOMOTIVE NA Inc
Current assignee: TEMIC AUTOMOTIVE NA Inc
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2013-02-16
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2033-02-16
Also published as: GB201205788D0; GB2499466A; CN103253231A; US20130217353A1; DE102013200669A1; US8611849B2; BR102013003578A2

Abstract

本发明涉及确定控制通道信号是恶意的还是非恶意的方法和设备。通过监控控制通道信号强度变化，无线通信系统控制通道上的信号可以被标识为真实的或恶意的。当控制通道信号水平异常地增加时，地理位置从诸如GPS之类的导航系统被获得。所确定的位置与位置数据库中的位置相比较，在所述位置数据库中的位置处，已知控制通道干扰发射器存在和/或可能存在。如果当时的位置不在该数据库中，则被探测到的控制通道信号电平增加被认为是恶意的，即来自常常由偷车贼所使用的干扰发射器。

Description

确定控制通道信号是恶意的还是非恶意的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于基于GPS位置来确定控制通道信号是恶意的还是非恶意的方法和设备。

背景技术

一些车辆现在被装备有包括蜂窝电话系统的防盗装置，所述蜂窝电话系统被配置为当车辆上的各种传感器由事件被触发时发送紧急消息，其中所述事件通常与碰撞或车辆的盗窃同时发生。这些所谓的被盗车辆发射器（SVT，stolen vehicle transmitter）装置是有效的防盗报警器（theft deterrent），因为当被提供有全球定位系统（GPS）时，这些所谓的被盗车辆发射器（SVT）装置也能够在车辆被盗之后通过使用从GPS所获得的位置信息来广播车辆的位置。

虽然如此，通过干扰SVT与其相关联的蜂窝电话系统的控制通道，熟练的偷车贼能够偷窃装备有SVT发射器的车辆。虽然控制通道干扰发射器至少在美国境内是非法的，但是控制通道干扰发射器可以通过因特网被购买。通过用干扰发射器来干扰控制通道，车辆的SVT不能请求在其上它可以发送紧急消息的频率。

存在可以克服控制信号干扰的技术，但是如果假的（spurious）控制通道信号并不是来自于偷车贼的干扰发射器，那么那些技术的使用可以引起其它问题。公知一些商行采用控制通道干扰器，以便阻止顾客在他们的办公室使用手机。如果商行维持手机控制通道干扰器以阻止手机被使用，那么“听到”这样的干扰信号的车辆防盗系统将通常把这样的干扰信号误认为盗窃未遂，并且试图克服该干扰信号。当远程信息服务提供商从SVT接收到指示车辆正在被偷窃的信号时，执法机构的注意力将被不必要地转移。

发明内容

通过监控控制通道信号强度变化，无线通信系统控制通道上的信号可以被标识为真实的或恶意的。当控制通道信号电平异常地增加时，地理位置从诸如GPS之类的导航系统被获得。被确定的位置与位置数据库中的位置相比较，在所述位置数据库中的位置处，已知控制通道干扰发射器存在和/或可能存在。如果当时的位置并不在该数据库中，被探测到的控制通道信号电平增加被认为是恶意的，即来自常常由偷车贼所使用的干扰发射器。

附图说明

图1描绘了被装备有在被安装在商行中的控制通道干扰发射器的范围内的被盗车辆发射器或SVT的车辆；

图2A、2B和2C是关于时间对控制通道信号强度指示的描绘；

图3是被盗车辆发射器的框图；并且

图4是描绘了用于基于当前位置是否在数据库中来确定控制通道上的信号是真实的还是假的步骤的方法的流程图。

具体实施方式

图1描绘了无线通信系统100。该系统100包括具有常规的小区基站天线104的常规的小区站塔102，常规的控制通道信号106从所述常规的小区基站天线104被发送。控制通道信号106在现有技术中是众所周知的。它们控制在信号106的信号范围内的蜂窝电话（也被称为无线通信装置）的工作。

在图1中所描绘的系统包括被装备有被盗车辆发射器110或SVT 110的汽车108。SVT 110一般在车辆制造时被安装，但是也可以作为售后配备（after-market add on）被安装在车辆108中。SVT 110被配置为当汽车108上的一个或多个各种种类的传感器被致动时来广播紧急消息112。当车辆108涉及碰撞时或者当车辆正被偷窃时，这样的传感器通常被激活。车辆上的传感器可以包括但不限于测斜仪、玻璃破裂传感器或者克服未示出的其它车辆安全系统的被发送到发动机控制单元中的电信号。

汽车108在图1中被描绘为与建筑物116中的商行114邻接地停放。建筑物116被描绘为具有控制通道干扰发射器118在其内。

控制通道干扰发射器118被设计并且被配置为：在由无线通信系统所使用的一个或多个控制通道上发送白噪声或其它假信号。干扰信号120当然被配置为“干扰”或压倒来自小区基站的真实的或真正的控制通道信号广播（包括来自在塔102的顶上的天线104的信号106）。

许多SVT被设计来识别控制通道上的干扰信号并且实现干扰信号对策。不幸地，从由在固定位置的某人所使用的干扰发射器所发射的干扰信号120也将被标识为恶意的干扰信号，从而触发对策的发送。用另一种方式陈述，如果车辆108中的SVT 110将来自建筑物116中的控制通道干扰发射器118的信号120探测为恶意的，那么SVT 110将不必要地执行通常要求来自执法机构的响应的对策。

许多蜂窝或无线通信系统无线电能够评估接收到的射频信号的相对强度。接收到的信号的相对强度在无线电中由被称为接收信号强度指示（received signal strengthindicator）或RSSI的信号来表示。

图2A是一系列连续的RSSI值202以及这些RSSI值202的以分贝（dB）为单位来表达的相对幅度A的图形描绘。在图2A中，数个暂时连续的RSSI值202的相对幅度位于被命名为t₁、t₂直到t_n+2的相继的时间间隔处。如在该图中可以看见的那样，针对在如t₁、t₂直到t_n+2处的所有样本，RSSI值具有在上限204与下限206之间的相对一致的幅度。图2A中的RSSI值的描绘因而表示当无线通信装置在无线通信系统的周围移动时来自该装置的RF接收器的RSSI值。

图2B是一系列连续的RSSI值202以及这些RSSI值202的以分贝（dB）为单位来表达的相对幅度A的另一图形描绘。在图2B中，数个暂时连续的RSSI值202的相对幅度位于被命名为t₁、t₂直到t_n+2的相继的时间间隔处，但是在t₆处所获得的RSSI值的相对幅度A显著大于在t₅处的之前的RSSI样本208。超过3分贝或dB的RSSI增加在这里被认为强烈指示了在附近出现或使用控制通道干扰发射器。当在t₆与t₅处取得的样本的幅度之间的差被除以在那些相继的样本之间的时间时，RSSI幅度变化率可以被表达为连接这两个样本值的线212的斜率或梯度。在那两个值之间的线212的斜率是从t₅到t₆的信号幅度的上升或增加除以在那两个相继的样本之间的时间。如在图2B中所描绘的那样，线212的斜率或梯度是陡峭的，从而指示了几乎瞬时的信号增加，如当位于接近SVT的控制通道干扰发射器被激活时所发生的那样。常常由干扰发射器所引起的梯度的典型例子是每秒3dB。

图2C是示出了RSSI值在t₃到t₉之间的时间上缓慢增加的RSSI值202的曲线图。在t₃到t₉之间的那些RSSI值的逐渐增加表示控制通道信号电平增加，所述控制通道信号电平增加当SVT靠近控制通道发射器时或者当控制通道发射器靠近SVT时会被看见。RSSI信号电平在相对长的时间段上的相对缓慢和逐渐的增加暗示或指示了：RSSI信号电平的增加并不是恶意的干扰信号，而是被固定在特定位置处。图2C的在t₃到t₉之间的控制通道信号电平增加的速率显著小于在图2B中所示的在t₅与t₆之间的控制通道信号电平增加的速率。由图3的RSSI信号电平所限定的“线”的变化率或梯度在长得多的时间段上增加，并且因而指示了控制通道信号可能是固定的，并且不可能是恶意的（即来自偷车贼的干扰信号）。

图3是被盗车辆发射器系统300的框图，所述被盗车辆发射器系统300被配置为确定用于无线通信系统的控制通道上的信号是真实的还是假的。SVT 300包括天线302，所述天线302拾取无线通信系统的射频信号。包括发射器304和接收器的无线通信系统收发器303提供当车辆中的一个或多个传感器305被致动时向远程信息服务提供商发送警报信号的能力。这些警报信号由发射器304发送。

收发器303还能够接收信号，并且为了本公开内容的目的，无线通信控制通道上的信号由控制通道探测器310“接收”或探测。控制通道探测器310接收到来自收发器的控制通道信号，并且对这些控制通道信号进行解码。

从控制通道探测器310输出的控制通道信号312被提供到“接收到的信号强度评估器”314。接收到的信号强度评估器314测量控制通道上的由天线302所拾取的射频（RF）信号的相对强度（也被称为相对幅度）。接收到的信号强度评估器314的输出是接收信号强度指示318或“RSSI”。

RSSI 318优选地被实施为对应于在特定的时间瞬间由天线302接收到或所拾取的信号的相对强度的数字数值。如在图2A、2B和2C中所示出的那样，当SVT 200从一个地方移动到另一个地方时或者当由SVT所使用的控制通道被干扰时，RSSI 318的幅度改变。

RSSI 318被提供给RSSI差确定器320。RSSI差确定器320具有不同的实施例。在第一实施例中，RSSI差确定器320接收到两个相继的RSSI值318，并且用计算机计算（compute）这些RSSI值318（诸如在图2B的t₅和t₆处所获得的相对幅度值）之间的差。

两个相继的RSSI值之间的由RSSI差确定器320所计算的差被提供给RSSI比较器331。RSSI比较器331把已由差确定器320用计算机计算的RSSI差与被存储在可编程的或可改变的RSSI阈值寄存器322中的RSSI阈值（诸如3dB）相比较。如果由RSSI比较器331所执行的比较的结果超过被存储在阈值寄存器322中的阈值，那么比较器331输出干扰指示信号326，所述干扰指示信号326的存在或值指示了由差确定器320所接收到的两个RSSI信号中的至少一个可能来自恶意的源。通过把干扰指示信号326耦合到收发器303，干扰对策可以被启动。

无线通信系统控制通道上的信号由收发器中的电路系统以及上面所述的电路不断地并且频繁地评估。控制通道上的信号强度的突然或几乎瞬时的增加通常指示了控制通道干扰发射器的出现正在被“键控”或被激活。

在第二实施例中，RSSI差确定器320被配置为“读取”或评估在相对应的时间瞬间的数个连续的RSSI值318，其中采样次数由定时器324确定。连续的RSSI值组的相对幅度被求平均。在这里被命名为平均值₁的那个平均RSSI值被存储在RSSI差确定器内的存储装置中，而针对第二和随后的连续RSSI值组的RSSI值被求平均，并且那个第二平均值平均值₂被存储在第二存储装置中。以另一种方式陈述，在第二实施例中，RSSI差确定器320用计算机计算多个连续的RSSI值的第一平均值，并且用计算机计算多个连续的RSSI值的第二平均值。一旦那两个RSSI平均值被用计算机计算，RSSI差确定器320就计算这两个RSSI平均值之间的差。该结果接着被提供给RSSI比较器331。

在第二实施例中，比较器331被配置为用计算机计算在这些相继的平均RSSI值（平均值₂与平均值₁）之间的差。如果在那两个RSSI平均值之间的差超过也被存储在RSSI阈值寄存器322中的所存储的阈值，那么比较器输出干扰指示信号326，所述干扰指示信号326如上所述地将控制通道信号的突然增加标识为可能由偷车贼的干扰发射器所引起。

在还有第三实施例中，RSSI差确定器320被配置为确定或计算在时间段上的相继的RSSI值之间的差，并且被配置为用计算机计算针对这些相继的RSSI值的变化率。在一个这样的实施例中，RSSI差确定器320计算了在第一与第二RSSI值之间的差。其后，该RSSI差确定器320计算在第二与第三接收到的RSSI值之间的差。其后，该RSSI差确定器320用计算机计算在第三与第四RSSI值之间的差，等等。在数个RSSI值之间的相继的差限定了相对应的在每个样本之间的梯度或者针对数个样本的平均梯度。通过确定在两个或更多个RSSI值之间的梯度是否超过被存储在RSSI阈值寄存器322中的阈值，控制通道信号电平的基本上瞬时的增加可以被标识。大于每秒3dB的增加被认为指示了干扰发射器的出现或使用。

本领域技术人员将认识到，控制通道干扰发射器118可以被配置为在控制通道频率上发送信号，所述信号包括类似于或使人想起在无线通信控制通道上被普通地广播的合法的或真实的数据信号的数据信号。在另一实施例中，干扰发射器118可以以如下幅度或功率电平发送控制通道的白噪声：所述幅度或功率电平大到足以使RF前置放大器204饱和，或者否则克服从手机塔中所发送的真实的信号106。

因为干扰发射器可能发送白噪声以及数据的可能性，所以控制通道探测器310被配置为将白噪声识别为控制通道信号，其中所述控制通道信号具有信号强度或电平并且由RSSI值318来表示。

在优选的实施例中，RSSI阈值寄存器322是可编程的。被存储在其中的值可以一般响应于网络中的变化状况或控制通道信号电平而由处理器“在空中（on the fly）”改变。

由RSSI差确定器320、定时器324、RSSI阈值寄存器322和比较器331所提供的功能可以由常规的逻辑装置、即组合的和顺序的逻辑电路来提供。这些RSSI差确定器320、定时器324、RSSI阈值寄存器322和比较器331也可以由被耦合到存储了程序指令的存储装置的处理器来实现，所述程序指令当被执行时促使处理器执行上面所述的并且归因于被包围在由参考数字330所标识的由虚线所定界的区域内的结构元件中的每个结构元件的功能。数字信号处理器（DSP）、微处理器和所谓的微控制器被认为是能够执行与在附图中所描绘的装置相关联的功能的处理器的等同的实施例。

仍然参照图3，SVT 300被提供有全球定位系统或“GPS”332。SVT 300还被提供有位置数据库338，所述位置数据库338包含已知的控制通道干扰发射器的位置的列表，所述位置的例子会包括剧院或教堂，所述剧院或教堂的所有者操作控制通道干扰发射器。数据库还可以用具有各种特征的位置来填充，所述具有各种特征的位置指示了控制通道干扰发射器的可能的使用。这样的特征可以包括邻近区域的类型或特性、一类商行或建筑物、例如剧院、赌场或教堂。

GPS 332被配置为在标识出控制通道信号电平的异常增加时来从比较器331接收触发信号334。当在相继的RSSI信号值之间的差超过阈值时，或者当在RSSI值的连续组的平均值之间的差超过阈值时，或者当相继的RSSI值的增加速率处于超过被存储在阈值寄存器322中的每单位时间阈值速率的每单位时间速率时，进行这样的确定。

当进行控制通道信号电平增加是异常的确定时，被发送到全球定位系统332的位置触发信号334用信号通知GPS系统332，以通过使用它从其自己的天线336接收到的信号来确定它的当时的位置。当GPS 332响应于触发信号334的接收而确定其位置时，GPS 332向“干扰信号位置”确定器340提供当前位置。

干扰信号位置确定器340是访问位置数据库338并且把如由GPS 332所确定的当前位置与数据库338中的位置相比较的装置。如果SVT 300的当前位置不与在数据库338中所列出的位置相吻合或者不接近该位置，那么干扰信号位置确定器340输出干扰指示信号342。干扰指示信号342指示了：控制通道上的信号电平的突然增加可能是由于恶意的控制通道干扰发射器，所述恶意的控制通道干扰发射器中的大部分由偷车贼来操作。

位置数据库338和干扰信号位置确定器340可以用逻辑装置或处理器以及具有由处理器可执行的程序指令的相关联的存储器被实施。由通过330所标识的虚线所包围的元件因而是可以在软件控制下被执行的功能中的一些功能。

图4是由在图3中所描绘的装置所执行的方法400的流程图。在步骤402，SVT检查用于信号的控制通道。如果没有信号出现，如由步骤404所确定的那样，该方法不断地循环，直到可探测到的控制通道信号被接收到。

如果控制通道信号被接收到，则样本计数器在步骤406处被初始化。步骤408和410表明：相继的RSSI值被读取、被保存，并且计数器递增，直到样本计数器计数被超过。在步骤410结束处，第一多个RSSI值已经被收集，并且这些RSSI值的平均值在步骤412中被用计算机计算。

在步骤406到412中被执行的操作顺序被重复，但是在图4中被表示为由参考数字414、416、418、420所标识的分离的方法步骤。相继的RSSI值被获得、被保存，计数值递增直到超过，并且相继值的第二平均值在步骤420被用计算机计算。

在步骤422，相继的RSSI值的平均值被比较，并且这些RSSI值的差被计算。如果该差被确定为小于阈值，那么控制返回到步骤402，在那里控制通道再次针对信号被检查，并且该过程被重复。如果在步骤422，在RSSI值的相继组的平均值之间的差在步骤424处被确定为超过阈值，那么恶意的或假的控制通道信号可以立即在其后如上面所述那样被生成，或者同样如上面所述的那样，SVT的当前位置可以在426处根据GPS系统被确定。位置数据库可以在步骤428中如上面所述的那样被搜索，并且如果在步骤430处的比较结果是负的，那么假的信号指示在步骤432处被生成。在另一方面，如果该位置在数据库中，那么控制信号电平偏差可以如在步骤434处所示的那样被忽视，并且该过程其后被重复。

本领域技术人员将认识到，前面的描述仅仅是为了说明的目的。本发明的真正的范围在附属的权利要求书中被阐述。

Claims

1.一种确定无线通信系统控制通道上的由车辆中的无线通信设备接收的信号是否是真实的方法，所述方法包括：

监控控制通道信号；

测量控制通道信号电平；

标识控制通道信号电平随时间增加的异常速率；

在标识出控制通道信号电平的异常增加速率时，从导航系统获得当前位置；

如果当前位置接近在数据库中所列出的位置，那么忽视在当前位置处的控制通道信号电平的显著增加速率；以及

当所述控制通道信号电平随时间增加的速率超过阈值速率，以及当所述当前位置不接近所述数据库中列出的位置时，产生输出信号，所述输出信号指示控制通道信号电平的增加可能是由于控制通道干扰发射器接近所述车辆造成的，

其中，数据库包括已知具有无线通信系统控制通道干扰发射器的位置的列表，和/或

其中，数据库包括位置列表，所述位置中的多个的特征在于具有无线通信系统控制通道干扰发射器的可能性，其中所述可能性通过预定的特征组来确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，测量控制通道信号电平的步骤包括：

周期性地评估接收信号强度指示RSSI；

用计算机计算第一RSSI值；以及

用计算机计算第二RSSI值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，标识控制通道信号电平的瞬时的增加的步骤包括：

确定在第一与第二RSSI值之间的差；以及

确定在第一与第二RSSI值之间的被确定的差是否超过阈值。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，确定在第一与第二RSSI值之间的被确定的差是否超过阈值的步骤包括下面的步骤：

确定在多个相继的RSSI值之间的差是否每个都超过预定的阈值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，测量控制通道信号电平的步骤包括：

周期性地评估接收信号强度指示RSSI；

根据第一组RSSI测量结果用计算机计算第一平均RSSI值；

根据第二组RSSI测量结果用计算机计算第二平均RSSI值；以及

确定在第一平均RSSI值与第二平均RSSI值之间的差。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，包括第一组RSSI测量结果的RSSI值和包括第二组RSSI测量结果的RSSI值彼此是不同的。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，确定在第一平均RSSI值与第二平均RSSI值之间的差的步骤包括下面的步骤：

确定在多个相继的平均RSSI值之间的差是否超过预定的阈值。

8.一种用于确定用于无线通信系统的控制通道上的由车辆中的无线通信设备接收的信号是真实的还是假的设备，所述设备包括：

接收到的信号强度确定器，所述接收到的信号强度确定器被配置为输出所接收的信号强度的变化速率的信号表示；

RSSI比较器，所述RSSI比较器被耦合到确定器，并且被配置为将所接收的信号强度的变化速率与所接收的信号强度的阈值速率相比较，并且被配置为当所接收的信号强度的变化速率超过所接收的信号强度的阈值速率时来生成假的信号指示；

导航系统，所述导航系统被耦合到RSSI比较器，其中所述导航系统被配置为响应于假的信号指示而确定位置；

数据库，所述数据库包含接近假的控制通道发射器的位置；以及

位置确定器，所述位置确定器被配置为确定响应于假的信号指示所确定的位置是否在数据库内；以及

射频发射机，所述射频发射机被配置用于产生输出假的信号指示，指示控制通道信号电平的增加可能是由于控制通道干扰发射器接近所述车辆造成的，当所述控制通道信号强度增加的速率超过阈值，以及当所述车辆的当前位置不接近所述数据库中的位置时，产生所述假的信号指示。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，接近假的控制通道发射器的位置是其中从假的控制通道发射器所接收到的信号具有至少等于最强接收到的控制通道信号的强度的信号强度的位置。

10.根据权利要求8所述的设备，进一步包括无线收发器，所述无线收发器被配置为响应于如下确定来发送车辆盗窃信号：响应于假的信号指示所确定的位置并不在数据库中。

11.根据权利要求8所述的设备，进一步包括:

控制通道信号探测器，所述控制通道信号探测器被耦合到确定器，并且被配置为向确定器提供从用于通信系统的控制通道所获得的信号。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，控制通道信号探测器被配置为将控制通道上的射频信号噪声识别为控制通道信号。

13.根据权利要求11所述的设备，其中，从控制通道所获得的信号包括控制通道干扰发射器信号。

14.根据权利要求8所述的设备，进一步包括被耦合到确定器的定时器，其中所述定时器被配置为生成标识特定的时间点的信号，在所述特定的时间点，确定器输出接收信号强度指示RSSI。

15.根据权利要求8所述的设备，进一步包括可编程的寄存器，所述可编程的寄存器被耦合到确定器，并且被配置为向RSSI比较器提供至少一个阈值信号增加值。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述可编程的寄存器存储了对应于为三分贝的阈值信号增加值的值。

17.根据权利要求14所述的设备，其中，确定器、定时器和RSSI比较器中的至少一个包括处理器和相关联的存储装置。

18.根据权利要求8所述的设备，其中，比较器被附加地配置为评估在多个RSSI值之间的相继的差，其中所述相继的差限定了控制信号强度变化梯度率，并且其中，比较器被配置为把由相继的差所限定的梯度与参考梯度相比较。

19.根据权利要求17所述的设备，其中，可编程的寄存器存储了对应于为每秒三分贝的阈值信号增加值的值。