DE102004022457A1 - Mehrstufiges Fahrzeugsicherheitssystem - Google Patents
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Abstract
Ein mehrstufiges Fahrzeugsicherheitssystem umfasst einen Sender-Empfänger, der ein von einem Transponder gesendetes erstes Signal empfängt, und eine Steuerung, die das erste Signal verarbeitet. Die Steuerung aktiviert Low-Level-Betriebskomponenten des Fahrzeugs, wenn das Signal zu einem autorisierten Transponder gehört. Das System umfasst außerdem einen Zugangssensor, der die physische Anwesenheit eines Nutzers erfasst. Der Transponder sendet ein zweites Signal an den Sender-Empfänger, wenn die Anwesenheit des Nutzers erfasst ist. Die Steuerung verarbeitet das zweite Signal und aktiviert Medium-Level-Betriebskomponenten des Fahrzeugs, wenn das zweite Signal zu einem autorisierten Transponder gehört. Befindet sich der Nutzer im Fahrzeug, erfasst ein Sensor ein biometrisches Kennzeichen des Nutzers. Der Nutzer erhält Zugriff auf ein oder mehrere High-Level-Betriebskomponenten, wenn das erfasste biometrische Kennzeichen mit dem eines autorisierten Nutzers übereinstimmt.
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugsicherheitssysteme und speziell auf mehrstufige Fahrzeugsicherheitssysteme.
- Hintergrundinformationen
- In der Vergangenheit wurden Fahrzeuge zum Beispiel durch vom Fahrzeugbesitzer mithilfe eines am Schlüsselanhänger befestigten Senders aktivierte Schlösser und Alarmsysteme geschützt. Herkömmliche Alarmsysteme bieten jedoch keine Möglichkeit, zwischen dem Besitzer des Schlüsselanhängers und nichtautorisierten Fahrzeugnutzern zu unterscheiden. Wenn also ein Dieb in den Besitz des Schlüsselanhängers gelangt ist, hat er unmittelbaren Zugriff auf das Fahrzeug als wäre er der Besitzer des Fahrzeugs.
- Bestimmte Systeme verwenden biometrische Sensoren zur Identifizierung desjenigen, der versucht, sich Zugang in das Fahrzeug zu verschaffen und/oder das Fahrzeug in Betrieb zu nehmen. Der biometrische Sensor kann zum Beispiel die Stimme des Nutzers oder seine Fingerabdrücke erfassen. Wenn das Sicherheitssystem feststellt, dass das erfasste biometrische Kennzeichen zu einem autorisierten Nutzer gehört, gestattet es dem Nutzer, das Fahrzeug in Betrieb zu nehmen.
- Kurze Zusammenfassung
- Die Erfindung stellt ein mehrstufiges Fahrzeugsicherheitssystem bereit, das die Einschränkungen und Nachteile des Standes der Technik überwindet. Das System umfasst einen Sender-Empfänger, der ein von einem Transponder, wie z. B. einem Schlüsselanhänger mit einer Fernbedienung für einen schlüssellosen Zugang, ein gesendetes erstes Signal empfängt, und eine Steuerung, die das erste Signal verarbeitet. Die Steuerung aktiviert Low-Level-Betriebsausstattungen des Fahrzeugs, wie z. B. individuelle Komforteinstellungen, wenn das Signal zu einem autorisierten Transponder gehört. Das System umfasst außerdem einen Zugangssensor, der die physische Anwesenheit eines Nutzers erfasst. Wenn die Anwesenheit des Nutzers erfasst worden ist, sendet der Transponder ein zweites Signal an den Sender-Empfänger. Die Steuerung verarbeitet das zweite Signal und aktiviert Medium-Level-Betriebsmerkmale des Fahrzeugs, wie z. B. Zugang in das Innere des Fahrzeugs, wenn das zweite Signal zu einem autorisierten Transponder gehört. Befindet sich der Nutzer im Fahrzeug, erfasst ein Sensor ein biometrisches Kennzeichen des Nutzers. Der Nutzer erhält Zugriff auf ein oder mehrere High-Level-Betriebskomponenten, wie z. B. die Zündung und/oder das Getriebe, wenn das erfasste biometrische Kennzeichen mit dem eines autorisierten Nutzers übereinstimmt.
- Weitere Vorteile der Erfindung werden den mit dem Fachgebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, vertrauten Personen aus der nachfolgenden Beschreibung der Vorzugsausgestaltungen und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen offensichtlich.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Die zugehörigen Zeichnungen, die in die Beschreibung integriert sind und einen Teil von ihr bilden, stellen einige Aspekte der Erfindung bildlich dar und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erklärung der Prinzipien der Erfindung. Die Komponenten der Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich, da anstelle der Anordnung die Betonung auf der bildlichen Darstellung der Prinzipien der Erfindung liegt. Außerdem kennzeichnen gleiche Bezugsnummern entsprechende Komponenten in allen Ansichten. In den Zeichnungen sind:
-
1 ein Schema eines mehrstufigen Sicherheitssystems; -
2A ein Flussdiagramm des Gesamtbetriebs des mehrstufigen Sicherheitssystems der1 ; -
2B ein ausführliches Flussdiagramm eines Zweistufenbetriebs des mehrstufigen Sicherheitssystems der1 ; und -
2C in Verbindung mit2B ein ausführliches Flussdiagramm eines Dreistufenbetriebs des der Erfindung entsprechenden mehrstufigen Sicherheitssystems der1 . - Ausführliche Beschreibung
-
1 stellt ein allgemein als10 bezeichnetes mehrstufiges Sicherheitssystem für ein Fahrzeug20 dar. Das System10 umfasst einen Transponder, wie z. B. einen von einem Nutzer13 gehaltenen Schlüsselanhänger12 mit einer Fernbedienung für einen schlüssellosen Zugang, einen Sender-Empfänger14 , einen passiven Zugangssensor16 und einen biometrischen Sensor18 . Der Sender-Empfänger14 , der passive Zugangssensor16 und der biometrische Sensor18 befinden sich normalerweise im Fahrzeug20 , und eine sich ebenfalls im Fahrzeug20 befindende Steuerung22 kommuniziert mit dem Sender-Empfänger14 , dem passiven Zugangssensor16 und dem biometrischen Sensor18 über ein Fahrzeugnetzwerk24 . Über das Netzwerk24 steuert die Steuerung22 den Zugriff auf verschiedene Komponenten des Fahrzeugs20 , wie z. B. die Zündung26 des Fahrzeugs20 , Schlösser28 , das Getriebe30 , das Handschuhfach32 und der Kofferraum34 . Die Steuerung22 kann außerdem den Betrieb anderer Komfortausstattungen, wie z. B. die Sitzeinstellungen, die Klimaanlage und das Unterhaltungssystem, regeln. - Wie in
1 dargestellt, ist das System10 ein Dreistufensicherheitssystem. Die niedrigste Sicherheitsstufe (Stufe eins) betrifft den Nutzer13 , der einen Knopf auf der Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 drückt, wenn sich der Nutzer zwecks Aktivierung bestimmter Komfortausstattungen des Fahrzeugs20 , wie z. B. die Sitzeinstellungen, das Unterhaltungssystem, die Heizung oder die Klimaanlage, dem Wagen nähert. Optional kann die Stufe eins dem Nutzer13 ermöglichen, das Fahrzeug20 von außerhalb des Fahrzeugs anzulassen. - Die nächste Sicherheitsstufe (Stufe zwei) wird durch den passiven Zugangssensor
16 bereitgestellt, der dem Nutzer13 den Zugriff auf das Fahrzeug20 gestattet, nachdem die Anwesenheit des Nutzers13 erfasst ist. Das heißt, Stufe zwei entriegelt die Türen, wenn der Nutzer zum Einsteigen in das Fahrzeug berechtigt ist. Der passive Zugangssensor16 kann ein Berührungsfeld auf der Tür oder ein Bewegungssensor im Türgriff sein, der das Ziehen am Türgriff erfasst. Alternativ kann Stufe zwei mithilfe einer Abfragestrategie feststellen, wenn sich der Nutzer in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugs befindet. - Hat sich der Nutzer
13 Zutritt zum Fahrzeug20 verschafft, stellt der biometrische Sensor18 die höchste Sicherheitsstufe (Stufe drei) bereit. Der biometrische Sensor18 kann ein Sensor oder mehrere Sensoren aus einer Reihe unterschiedlicher Sensortypen sein. Der biometrische Sensor18 kann zum Beispiel ein Stimmenerkennungssensor, ein Fingerabdruckerkennungssensor oder ein Sensor zur Regenbogenhauterkennung, Netzhautabtastung, Handabdruck-, Lightprint- oder Gesichtserkennung sein. Nach erfolgeichem Überwinden der Stufe drei hat der Nutzer Zugriff auf High-Level-Betriebskomponenten des Fahrzeugs. High-Level-Betriebskomponenten können zum Beispiel die Zündung, das Getriebe, der Kofferraum, das Handschuhfach oder das komplette Fahrzeug20 umfassen. Es ist zu beachten, dass auf diese High-Level-Betriebskomponenten nur zugegriffen werden kann, nachdem der Fernbedienungstransponder12 und der passive Zugangssensor16 in Verbindung mit dem biometrischen Sensor18 verwendet worden sind. Das heißt, der Nutzer muss alle drei Stufen – Stufe für Stufe nacheinander – überwinden, um den vollständigen Zugriff auf den Betrieb des Fahrzeugs20 zu erhalten. - Die Leistungsfähigkeit des biometrischen Sensors
18 kann durch seine Fehlersperrrate (FSR) und Fehlerakzeptanzrate (FAR) charakterisiert werden. Die FSR kennzeichnet die Wahrscheinlichkeit der Sperrung eines gespeicherten Profils, d. h. eines autorisierten Nutzers, während die FAR die Wahrscheinlichkeit der Akzeptanz eines nichtgespeicherten Profils kennzeichnet. Folglich arbeitet bei sinkender FAR der Sensor zuverlässiger. In einem sichereren System steigt jedoch die FSR, so dass der Sensor den Nutzer möglicherweise häufiger abweist. Bei Verwendung des biometrischen Sensors in einem mehrstufigen Sicherheitssystem, wie in Verbindung mit der Erfindung beschrieben, kann ein biometrischer Sensor mit einer höheren FAR toleriert werden, weil die anderen Stufen des Sicherheitssystems einen weniger zuverlässigen Sensor kompensieren, wodurch das System nutzerfreundlicher wird, da sich die FSR des Sensors entsprechend verringert. - In einigen Implementierungen hat die Stufe drei des Systems
10 , nämlich die Verwendung des biometrischen Sensors18 , eine Fehlersperrrate von nicht schlechter als 10–3, was zu einer höheren Fehlerakzeptanzrate von zum Beispiel 10–2 führt. Wird jedoch der biometrische Sensor18 mit der Verwendung des Fernbedienungstransponders12 und des passiven Zugangssensors16 kombiniert, verbessert sich die Gesamtsicherheit des Fahrzeugs20 im Vergleich zu der bei alleiniger Verwendung des biometrischen Sensors18 . - Außerdem legt die Steuerung
22 für jede durch den biometrischen Sensor18 durchgeführte Messung eine statistische Sicherheit fest. Eine Messung mit hoher statistischer Sicherheit erlaubt eine unverzügliche Autorisierung, während eine Messung mit geringer statistischer Sicherheit zu weiteren Sicherheitsüberprüfungen führt. Der Nutzer müsste zum Beispiel bei einer Messung mit geringer statistischer Sicherheit durch den biometrischen Sensor18 zusätzlich ein Kennwort oder einen Kennsatz oder eine PIN-Nummer eingeben. - In
2A ist der gesamte mehrstufige sequentielle Betrieb100 des Systems10 dargestellt. Stufe eins erfasst in Schritt106 die Anwesenheit des Nutzers13 innerhalb einer großen Reichweite. Stufe zwei betrifft in Schritt107 die Erfassung des physischen Kontakts zwischen dem Nutzer13 und dem Fahrzeug20 mithilfe des passiven Zugangssensors16 , um sicherzustellen, dass sich der Nutzer in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugs20 befindet, bevor das System10 dem Nutzer13 den Zugriff auf das Innere des Fahrzeugs20 gestattet. Alternativ betrifft Stufe zwei die Erfassung der Anwesenheit des Nutzers innerhalb einer kurzen Reichweite, wenn der Nutzer13 zum Beispiel weniger als einen halben bis einen Meter vom Fahrzeug20 entfernt ist, so dass der physische Kontakt zwischen Nutzer13 und Fahrzeug20 zum Passieren der Stufe zwei nicht erforderlich ist. Wenn der Nutzer13 in der Lage ist, in das Fahrzeug20 einzusteigen, betrifft Stufe drei in Schritt108 die Interaktion zwischen dem Nutzer13 und dem biometrischen Sensor18 , um dem Nutzer die Bedienung bestimmter hochwichtiger Betriebskomponenten des Fahrzeugs20 zu gestatten. - Obwohl voranstehend als Dreistufenbetrieb beschrieben, kann der Prozess
100 wie bei einem zweistufigen Sicherheitssystem (zum Beispiel die Stufen eins und drei) ablaufen, wie detaillierter in2B dargestellt ist. Bei einem zweistufigen Sicherheitssystem aktiviert der Nutzer13 in Schritt110 die Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 . Die Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 sendet ein weitreichendes Funksignal, wie z. B. ein Hochfrequenz-(HF-)Signal112a , an einen Sender-Empfänger14 , der diese Informationen an die Steuerung22 übermittelt. - In Schritt
114 stellt die Steuerung22 fest, ob das Signal112a zu einer programmierten Fernbedienung gehört, das heißt, ob der Fernbedienung gestattet ist, bestimmte Komponenten des Fahrzeugs zu aktivieren. Wenn die Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 keine autorisierte Fernbedienung ist, gestattet die Steuerung22 dem Nutzer13 weder den Zugriff auf das Fahrzeug20 noch die Inbetriebnahme des Fahrzeugs20 . Kommt das Signal112a von einer programmierten Fernbedienung, werden im Prozess100 in Schritt118 die gewünschten Funktionen ausgeführt. Die gewünschte Funktion kann zum Beispiel die Bedienung bestimmter Komfortausstattungen, wie z. B. die Sitzeinstellungen, die Klimaanlage oder das Unterhaltungssystem, sein. Alternativ kann in einem zweistufigen Sicherheitssystem die gewünschte Funktion die Zündung des Fahrzeugs und/oder die Betätigung der Türschlösser sein. - Im Fahrzeug
20 angelangt, tritt der Nutzer13 in Wechselwirkung mit dem biometrischen Sensor18 . Im Prozess100 wird noch einmal in Schritt122 geprüft, ob das Signal112a von einer programmierten Fernbedienung gekommen ist, um abzusichern, dass sich der Nutzer13 nicht auf irgendeine andere Weise Zugang zum Fahrzeug20 verschafft hat, ohne zuvor die richtige Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 zu verwenden. Ist das Signal112a nicht von einer programmierten Fernbedienung gekommen, übermittelt das System10 in Schritt124 diese Information zum Beispiel durch auditive oder visuelle Übertragungen an den Nutzer13 . - Im Prozess
100 wird in Schritt126 geprüft, ob das durch den Sensor18 erfasste biometrische Kennzeichen und das zum Beispiel im Speicher der Steuerung22 gespeicherte Kennzeichen eines autorisierten Nutzers übereinstimmen. Wenn das erfasste biometrische nicht mit dem gespeicherten Kennzeichen übereinstimmt, sperrt die Steuerung22 alle Komponenten des Fahrzeugs20 . Stellt die Steuerung22 eine Übereinstimmung fest, werden im Prozess100 in Schritt130 alle High-Level-Betriebskomponenten des Fahrzeugs20 freigegeben. Dem Nutzer13 kann zum Beispiel das Wechseln in einen anderen Gang des Getriebes30 , der Zugriff auf die Zündung26 des Fahrzeugs20 , der Zugriff auf das Handschuhfach32 oder den Kofferraum34 gestattet sein. - Wirkt das System
10 als ein dreistufiges Sicherheitssystem, muss der Nutzer außerdem das passive Zugangssystem des Fahrzeugs überwinden, dessen Funktion in2C dargestellt ist. Wie gezeigt, erfolgt die Aktivierung des passiven Zugangssystems normalerweise nach Schritt118 der Stufe eins (2B ). - Folglich aktiviert der Nutzer
13 in Schritt132 das passive Zugangssystem zum Beispiel durch Berühren eines Berührungsfelds am Fahrzeug oder Ziehen des Türgriffs. Der passive Zugangssensor16 erfasst so einen Kontakt und übermittelt diese Information an den Sender-Empfänger14 . Anschließend sendet der Sender-Empfänger14 in Schritt134 ein Funksignal mit kurzer Reichweite, wie z. B. ein Niederfrequenz-(NF-)Signal112c (1 ), an die Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 . Da das Signal112c vom Sender-Empfänger14 ein NF-Signal ist, muss sich der Nutzer13 in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeug befinden, damit die Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 das NF-Signal empfängt. Deshalb kann Stufe zwei nicht überwunden werden, solange der Nutzer13 nicht neben dem Fahrzeug zum Beispiel weniger als einen halben bis einen Meter vom Fahrzeug entfernt steht. - Alternativ verwendet der Zugangssensor
16 eine Abfragestrategie, in der eine periodische NF-Übertragung (ein Funksignal mit kurzer Reichweite) abgestrahlt wird, die zum Auslösen des vom passiven Zugangssensor16 kommenden NF-Signals keinen physischen Kontakt zwischen dem Nutzer13 und dem Fahrzeug20 erfordert. - Befindet sich die Fernbedienung des Schlüsselanhängers
12 in den voranstehend beschriebenen Szenarios innerhalb der Reichweite der NF-Übertragung, sendet die Fernbedienung des Schlüsselanhängers12 in Schritt136 ein zweites Funk- oder HF-Signal112b mit großer Reichweite an den Sender-Empfänger14 , der diese Information an die Steuerung22 überträgt. In Schritt138 verarbeitet die Steuerung22 das Signal112b und stellt fest, ob das Signal112b zu einer autorisierten Fernbedienung gehört. - Wenn die Fernbedienung des Schlüsselanhängers
12 keine autorisierte Fernbedienung ist, tut das System10 nichts, wie in Schritt140 gezeigt, das heißt, die Türen bleiben verriegelt, um den Nutzer13 am Einsteigen in das Fahrzeug20 zu hindern. Wenn das Signal112b zu einer autorisierten Fernbedienung gehört, entriegelt die Steuerung22 dann in Schritt142 eine oder mehrere der Fahrzeugtüren, um dem Nutzer13 das Einsteigen in das Fahrzeug20 zu gestatten, und der Prozess wird in Schritt120 der Stufe drei fortgesetzt. - In anderen Implementierungen eines zweistufigen Sicherheitssystems kann Stufe eins zusammen mit Stufe zwei oder Stufe zwei zusammen mit Stufe drei verwendet werden.
- Die voranstehende ausführliche Beschreibung soll nicht als Eingrenzung, sondern als prinzipielle Darstellung betrachtet und so verstanden werden, dass es die nachfolgenden sämtlichen Entsprechungen umfassenden Patentansprüche sind, die den Sinn und den Geltungsbereich der Erfindung definieren.
Claims (9)
- Mehrstufiges Sicherheitssystem für ein Fahrzeug, umfassend: – einen Sender-Empfänger, der ein von einem Transponder ausgesendetes erstes Signal empfängt; – eine Steuerung, die das erste Signal verarbeitet und Low-Level-Betriebskomponenten des Fahrzeugs aktiviert, wenn die Steuerung feststellt, dass das erste Signal zu einem autorisierten Transponder gehört; – einen Zugangssensor, der die physische Anwesenheit eines Nutzers erfasst, so dass bei erfasster Anwesenheit des Nutzers der Transponder ein zweites Signal an den Sender-Empfänger sendet, so dass die Steuerung das zweite Signal verarbeitet und Medium-Level-Betriebskomponenten des Fahrzeugs aktiviert, wenn das zweite Signal zu einem autorisierten Transponder gehört; – einen Sensor, der ein biometrisches Kennzeichen des Nutzers erfasst, so dass der Nutzer Zugriff auf eine oder mehrere High-Level-Betriebskomponenten des Fahrzeugs erhält, wenn das erfasste biometrische Kennzeichen mit dem biometrischen Kennzeichen eines autorisierten Nutzers übereinstimmt.
- System nach Anspruch 1, wobei das Signal vom Transponder einer Funkübertragung mit großer Reichweite entspricht.
- System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biometrische Kennzeichen eine Stimme des Nutzers ist.
- System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das biometrische Kennzeichen der Fingerabdruck des Nutzers ist.
- System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sender-Empfänger ein Signal sendet, das einer Funkübertragung mit kurzer Reichweite zum Transponder entspricht, um die physische Anwesenheit des Nutzers zu erfassen.
- System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Low-Level-Betriebskomponenten aus einer Gruppe, die die Klimaanlage, die Sitzeinstellungen, das Unterhaltungssystem, das Handschuhfach, den Kofferraum und die Zündung umfasst, ausgewählt werden.
- System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Medium-Level-Betriebskomponenten den Zugriff auf das Fahrzeug umfassen.
- System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die High-Level-Betriebskomponenten die Zündung und das Fahrzeuggetriebe sowie Fahrzeugausstattungen für den elektronischen Handel umfassen.
- System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das biometrische Kennzeichen aus einer Gruppe, die Regenbogenhauterkennung, Netzhautabtastung, Handabdruck-, Lightprint- und Gesichtserkennung umfasst, ausgewählt wird.
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