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Die Erfindung betrifft ein Schließsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei erhöhten Sicherheitsanforderungen werden elektronische Schließsysteme verwendet, die beispielsweise mittels elektromagnetischer Wellen arbeiten. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen werden solche Schließsysteme als Türschließsysteme für die Zugangsberechtigung und/oder als Zündschloßsysteme, Lenkradverriegelungen, Wegfahrsperren o. dgl. für die Fahrberechtigung verwendet.
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Derartige Schließsysteme sind aus der
DE 43 40 260 A1 bekannt. Das Schließsystem besteht aus einer wenigstens zwei Zustände besitzenden, als Steuereinrichtung zur Ent- und/oder Verriegelung der Autotüren, des Zündschlosses o. dgl. ausgebildeten ersten Einrichtung und einer zugehörigen, in der Art eines elektronischen Schlüssels ausgebildeten zweiten Einrichtung. Die beiden Einrichtungen besitzen zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb Sende- und/oder Empfangsmittel mit Antennen zum Senden und/oder Empfangen von Signalen. Im bestimmungsgemäßen Betrieb ist zwischen dem Schlüssel und der Steuereinrichtung wenigstens ein Signal als codiertes Betriebssignal zur Authentikation des Schlüssels übertragbar.
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Solche Schließsysteme sind auch mit sogenannten ”Keyless”-Funktionalitäten weiterentwickelt. So ist bei der ”KeylessEntry”-Funktionalität eine manuelle Betätigung des elektronischen Schlüssels durch den Benutzer nicht mehr notwendig. Es genügt, daß der Benutzer den Schlüssel mit sich führt. Das Betriebssignal wird dann für die Zugangsberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen, wenn der Benutzer sich in einem, in der Nähe des Kraftfahrzeugs befindlichen Wirkbereich aufhält und dort beispielsweise den Türgriff an der Autotüre betätigt. Ebenso können diese Schließsysteme eine ”KeylessGo”-Funktionalität aufweisen, wobei das Betriebssignal für die Fahrberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen wird, wenn der Benutzer sich innerhalb des Kraftfahrzeugs befindet und beispielsweise eine Start/Stop-Taste im Armaturenbrett betätigt.
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Zur Ausführung der Keyless-Funktionalitäten ist der Standort des Schlüssels im Hinblick zum Kraftfahrzeug zu ermitteln. Die Standortbestimmung kann mit Hilfe einer Messung der Laufzeit eines Signals zwischen dem Schlüssel und der Steuereinrichtung erfolgen. Hierzu ist aus der
DE 199 41 428 A1 bekannt, das Schließsystem mit einem Mittel zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Steuereinrichtung und dem Schlüssel zu versehen. Somit ist nur nach positiver Auswertung des übertragenen Betriebssignals, und damit bei berechtigtem Schlüssel, sowie desweiteren bei zulässigem Abstand eine Änderung des Zustandes der Steuereinrichtung bewirkbar.
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Ein weiteres Schließsystem mit einem Mittel zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Steuereinrichtung und dem Schlüssel ist aus der
DE 100 17 973 A1 bekannt. Bei diesem Schließsystem wird zwischen den beiden Einrichtungen ein Signal zur Bestimmung eines der Laufzeit des Signals entsprechenden Meßwertes übertragen. Desweiteren wird die interne Laufzeit des Laufzeitsignals zur Antenne, insbesondere einschließlich der Eigenlaufzeit in der Antenne, in der ersten Einrichtung und/oder in der zweiten Einrichtung ermittelt. Aus dem Meßwert wird dann der Abstand der beiden Einrichtungen unter Berücksichtigung der internen Laufzeit bestimmt.
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Es hat sich bei einem solchen Schließsystem herausgestellt, daß die Abstandsmessung unter realen Bedingungen vielfach ungenau ist. Daraus resultiert ein Mangel an Diebstahl- und Funktionssicherheit für das Kraftfahrzeug, da unzulässige Abstände nicht sicher erkannt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktions- und/oder Diebstahlsicherheit des Schließsystems weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schließsystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Es wurde gefunden, daß die interne Laufzeit der Signale zu den Antennen der Sende- und/oder Empfangsmittel ein Vielfaches der zu messenden Laufzeit in der Luft beträgt. Die interne Laufzeit, insbesondere die Eigenlaufzeit in der Antenne, ist jedoch in hohem Maße abhängig von den durch die jeweiligen Sende-/Empfangsmittel verursachten und dadurch variierenden Umgebungsbedingungen, während lediglich aus der eigentlichen Laufzeit in der Luft der Abstand zu ermitteln ist. Bei Laufzeitmessungen, speziell im UHF-Band geht die Gruppenlaufzeit der Antenne stark in das Meßergebnis mit ein. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es schwierig, ein Antennenpaar mit gleichen Gruppenlaufzeiten zu realisieren. Die unterschiedlichen Laufzeiten können zu einer Meßunschärfe von mehreren Meter führen.
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Technisch bedingt ist der an sich unerwünschte Effekt, daß beim Senden eines Signals von der Antenne ein geringer Signalanteil zum Sendemittel reflektiert wird. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird beim erfindungsgemäßen Schließsystem dieser ansonsten nutzlose reflektierte Signalanteil des Laufzeitsignals zur Ermittlung der internen Laufzeit herangezogen, indem die Zeit vom Senden des Laufzeitsignals bis zum Empfang des reflektierten Signalanteils gemessen wird. Diese Zeit entspricht dann der zweifachen internen Laufzeit. Zum genannten Zweck befindet sich in wenigstens einer der beiden Einrichtungen eine Schaltung zur Messung des reflektierten Signalanteils. Insbesondere sendet vor Beginn einer Laufzeitmessung das System Signale zur Antenne und empfängt die von der Antenne reflektierten Signale. Über die Phasenbeziehung der beiden Signale läßt sich die Laufzeit von der Antenne und deren Gruppenlaufzeit bestimmen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gegebenenfalls kann zur Berücksichtigung der internen Laufzeit der Meßwert um die interne Laufzeit korrigiert werden.
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Zur präzisen Bestimmung des Standorts der zweiten Einrichtung in Bezug auf die erste Einrichtung kann wenigstens eine der beiden Einrichtungen in der Art eines Diversity-Empfängers mit mehrere Antennen ausgestaltet sein. Im Regelfall sind die internen Laufzeiten zu den einzelnen Antennen unterschiedlich. Zweckmäßigerweise werden daher sämtliche internen Laufzeiten ermittelt und diese dann bei der Bestimmung des Abstandes aus den Meßwerten entsprechend der Laufzeit des Laufzeitsignals zu den einzelnen Antennen entsprechend berücksichtigt. Hierzu können wiederum die Meßwerte für die einzelnen Antennen jeweils um die interne Laufzeit korrigiert werden.
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In einfacher Ausgestaltung besitzt wenigstens eine der beiden Einrichtungen einen Transceiver mit einem Sende- und einem Empfangsmittel. Das Sendemittel des Transceivers sendet das Laufzeitsignal, das zur Bestimmung des der Laufzeit des Signals entsprechenden Meßwertes dient. Es bietet sich dann in kostengünstiger Weise an, daß das Empfangsmittel des Transceivers zusätzlich zu seiner eigentlichen Aufgabe dazu verwendet wird, den reflektierten Signalanteil zu empfangen. Dieser vom Transceiver empfangene reflektierte Signalanteil wird anschließend zur Ermittlung der internen Laufzeit auswertet.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Toleranzen der in den beiden Einrichtungen vorhandenen Bauteile, insbesondere Fertigungstoleranzen der Antennen, sich nicht auf die Messung der Laufzeit des Signals auswirken. Die Verwendung besonders ausgesuchter und abgestimmter Antennen ist somit nicht nötig, was zu einer Verbilligung des Schließsystems führt. Da die Ermittlung der internen Laufzeit je nach Erfordernis vorgenommen werden kann, beispielsweise während des Datenprotokolls bei Austausch des Betriebssignals zwischen den beiden Einrichtungen, können sich auch verändernde Umwelteinflüsse, Temperatureinflüsse usw. nicht verfälschend auf die Messung der Laufzeit des Signals auswirken. Das erfindungsgemäße Laufzeitmeßverfahren bietet somit eine signifikant höhere Auflösung im Vergleich zu bisherigen Verfahren.
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Weiterhin ist vorteilhaft, daß Fehlfunktionen und Fehlbedienungen des Schließsystems ausgeschlossen sind. Außerdem kann eine unberechtigte Betätigung sowie eine Manipulation des Schließsystems, insbesondere der sogenannte Relaisangriff, mit Sicherheit erkannt werden und sich daher auch wirksam verhindern lassen. Das erfindungsgemäße Schließsystem steigert daher die Funktions- sowie Diebstahlsicherheit und bietet einen verbesserten Relaisangriffschutz für Keyless-Systeme.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen sowie Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 ein mit einem Schließsystem ausgestattetes Kraftfahrzeug und
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2 ein schematisches Blockschaltbild des Schließsystems mit einem Diagramm zur Übertragung der Signale.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit dem berechtigten Benutzer 2 zu sehen. Das Kraftfahrzeug 1 ist für die Zugangsberechtigung mit einem Schließsystem 3 als Türschließsystem versehen, das eine als eine Steuereinrichtung ausgebildete erste Einrichtung 4 und eine zugehörige zweite Einrichtung 5 umfaßt. Die zweite Einrichtung 5 ist in der Art eines elektronischen Schlüssels, eines Identifikations(ID)-Gebers, einer Chipkarte, einer Smartcard o. dgl. ausgebildet. Die zweite Einrichtung 5 befindet sich im Besitz des berechtigten Benutzers 2, womit dieser innerhalb eines Wirkbereichs 8 Zugang zum Kraftfahrzeug 1 besitzt.
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Die erste Einrichtung 4 besitzt wenigstens zwei Zustände, wobei im ersten Zustand eine Verriegelung und im zweiten Zustand eine Entriegelung der Autotüren 6 vorliegt. Die beiden Einrichtungen 4, 5 besitzen zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb jeweils einen Transceiver 10, 11 zum Senden und/oder Empfangen von Signalen 7, wie näher aus 2 hervorgeht. Der Transceiver 10 in der ersten Einrichtung 4 besteht hierzu aus einem Sendemittel 10a sowie einem Empfangsmittel 10b mit einer Antenne 12 und der Transceiver 11 in der zweiten Einrichtung 5 aus einem Sendemittel 11a sowie einem Empfangsmittel 11b mit einer Antenne 13. Bei wenigstens einem dieser zwischen der zweiten Einrichtung 5 und der ersten Einrichtung 4 übertragenen Signale 7 handelt es sich um ein codiertes, elektromagnetisches Betriebssignal 15, das zur Authentikation der zweiten Einrichtung 5 dient.
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Aus Sicherheitsgründen sowie zur Verhinderung von Manipulationen durch unberechtigte Personen wird anhand der Laufzeit des Signals 7 festgestellt, ob das Signal aus dem Wirkbereich 8 oder außerhalb des Wirkbereichs 8 herrührt. Hierfür enthält das Schließsystem 3 Mittel 14 zur Bestimmung des Abstandes zwischen den beiden Einrichtungen 4, 5, die die Laufzeit von einem zwischen der zweiten Einrichtung 5 und der ersten Einrichtung 4 übertragenen Laufzeitsignal 16 messen. Die Mittel 14 bestimmen dann einen der Laufzeit des Laufzeitsignals 16 entsprechenden Meßwert. Damit ist bei berechtigter zweiter Einrichtung 5 nach positiver Auswertung des übertragenen Betriebssignals 15 sowie bei zulässigem Abstand eine Änderung des Zustandes der ersten Einrichtung 4 bewirkbar.
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Die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 erfolgt dann, wenn der berechtigte Benutzer 2 den in 1 sichtbaren Türgriff 21 an der Autotüre 6 betätigt oder sich dem Türgriff 21 annähert. Dadurch wird die Entriegelung der Autotüren 6 entsprechend der KeylessEntry-Funktionalität ausgelöst. Ebensogut kann die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 auch selbsttätig ohne Mitwirkung des Benutzers 2 erfolgen, sobald dieser den Wirkbereich 8 betritt, was jedoch im folgenden nicht näher betrachtet wird. Schließt der Benutzer die Autotüren 6 von außen, so erfolgt eine selbsttätige Verriegelung der Autotüren 6. Ebensogut kann die selbsttätige Verriegelung der Autotüren 6 erfolgen, nachdem der Benutzer den Wirkbereich 8 verlassen hat.
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Das Schließsystem 3 stellt weiterhin die Fahrberechtigung für das Kraftfahrzeug 1 fest. Hierzu bewirkt die als Steuereinrichtung ausgebildete erste Einrichtung 4 ebenfalls entsprechend den beiden Zuständen die Ent- und/oder Verriegelung des Zündschlosses oder der Lenkradverriegelung. Ebensogut kann ein sonstiges funktionsrelvantes Bauteil des Kraftfahrzeugs 1 durch die erste Einrichtung 4 dementsprechend angesteuert werden. Beispielsweise kann dadurch eine Freigabe und/oder Sperrung einer Wegfahrsperre, des Motorsteuergeräts o. dgl. erfolgen. Die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 zur Authentikation der zweiten Einrichtung 5 erfolgt dann, wenn der berechtigte Benutzer 2 sich im Innenraum 17 des Kraftfahrzeugs 1 befindet und einen in 1 schematisch angedeuteten Start/Stop-Schalter 9 betätigt. Dadurch wird der Start-Vorgang o. dgl. des Kraftfahrzeugs 1 entsprechend der KeylessGo-Funktionalität ausgelöst.
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Wie bereits anhand von 2 ausgeführt, wird mit Hilfe der Mittel 14 ein Meßwert bestimmt, der der Laufzeit des Laufzeitsignals 16 zwischen den beiden Einrichtungen 4, 5 entspricht. Um Verfälschungen der Laufzeitmessung zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung zusätzlich die interne Laufzeit des Laufzeitsignals 16 zur Antenne 12 in der ersten Einrichtung 4 ermittelt. Es hat sich insbesondere als wesentlich herausgestellt, die interne Laufzeit einschließlich der Eigenlaufzeit des Laufzeitsignals 16 in der Antenne 12 selbst zu ermitteln. Der Abstand der beiden Einrichtungen 4, 5 wird dann aus dem Meßwert der Mittel 14 unter Berücksichtigung dieser internen Laufzeit bestimmt. Die Berücksichtigung der internen Laufzeit kann bei der Auswertung des Meßwertes erfolgen oder bereits dadurch, daß der Meßwert um die interne Laufzeit korrigiert wird.
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Wie gefunden ist, wird das Ergebnis der Abstandsermittlung vor allem durch Nichtberücksichtigung der internen Laufzeit in der ersten Einrichtung 4 verfälscht. Falls notwendig kann jedoch alternativ oder auch zusätzlich die Eigenlaufzeit für die zweite Einrichtung 5 ermittelt und entsprechend berücksichtigt werden.
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Um den Standort der zweiten Einrichtung 5 näher zu bestimmen, kann wenigstens eine der beiden Einrichtungen 4, 5, und zwar die Einrichtung 4 einen sogenannten Diversity-Empfänger mit mehreren Antennen 12, 12' besitzen. Mittels einer Art von Schnittpunktberechnung anhand der Meßwerte, die den Laufzeiten des Laufzeitsignals 16 für die einzelnen Antennen 12, 12' entsprechen, läßt sich dann der Standort berechnen. Beispielsweise ist dadurch die Feststellung möglich, an welcher Autotüre 6 im Wirkbereich 8 die zweite Einrichtung 5 befindlich ist, ob die zweite Einrichtung 5 im Innenraum 17 des Kraftfahrzeugs befindlich ist o. dgl., woraufhin das Schließsystem 3 entsprechende Aktionen auslösen kann. Dabei werden erfindungsgemäß wiederum die internen Laufzeiten zu den einzelnen Antennen 12, 12' ermittelt. Die internen Laufzeiten werden bei der Bestimmung des Abstandes aus den Meßwerten entsprechend der Laufzeit des Laufzeitsignals 16 zu den diversen Antennen 12, 12' berücksichtigt. Hierzu können, falls gewünscht, die Meßwerte für die einzelnen Antennen 12, 12' jeweils um die interne Laufzeit korrigiert werden.
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In weiterer Ausgestaltung kann zur Ermittlung der internen Laufzeit das Laufzeitsignal 16 selbst dienen. Hierfür wird der von der Antenne 12, 12' reflektierte Signalanteil 18 des Laufzeitsignals 16, das zur Bestimmung des der Laufzeit des Laufzeitsignals 16 entsprechenden Meßwertes dient, gemessen. Wie anhand der 2 näher zu sehen ist, ist in der ersten Einrichtung 4 eine Schaltung 19 zur Messung des reflektierten Signalanteils 18 angeordnet. Die Schaltung 19 ist mit dem ein Sendemittel 10a sowie ein Empfangsmittel 10b besitzenden Transceiver 10 gekoppelt. Das Sendemittel 10a des Transceivers 10 sendet das Laufzeitsignal 16, das zur Bestimmung des der Laufzeit entsprechenden Meßwertes dient. Mittels eines Kopplers 20 wird der reflektierte Signalanteil 18 des Laufzeitsignals 16 von der Antenne 12, 12' abgenommen und danach dem Empfangsmittel 10b des Transceivers 10 zugeführt. Der vom Empfangsmittel 10b empfangene reflektierte Signalanteil 18 wird anschließend in der Schaltung 19 zur Ermittlung der internen Laufzeit ausgewertet und dem Mittel 14 zur Bestimmung des Abstandes zur weiteren Berücksichtigung zugeführt. Falls gewünscht, kann eine derartige Schaltung 19 alternativ oder auch zusätzlich in der zweiten Einrichtung 5 angeordnet sein.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. So kann ein derartiges Schließsystem nicht nur im Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Es ist auch eine Verwendung für ein sonstiges Türschloß, das sich beispielsweise an einer Immobilie o. dgl. befindet, möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- (berechtigter) Benutzer
- 3
- Schließsystem
- 4
- erste Einrichtung
- 5
- zweite Einrichtung
- 6
- Autotüre
- 7
- Signal
- 8
- Wirkbereich
- 9
- Start-/Stopschalter
- 10
- Transceiver (in der ersten Einrichtung)
- 10a
- Sendemittel (von Transceiver in der ersten Einrichtung)
- 10b
- Empfangsmittel (von Transceiver in der ersten Einrichtung)
- 11
- Transceiver (in der zweiten Einrichtung)
- 11a
- Sendemittel (von Transceiver in der zweiten Einrichtung)
- 11b
- Empfangsmittel (von Transceiver in der zweiten Einrichtung)
- 12, 12'
- Antenne (der ersten Einrichtung)
- 13
- Antenne (der zweiten Einrichtung)
- 14
- Mittel zur Bestimmung des Abstandes
- 15
- Betriebssignal
- 16
- Signal/Laufzeitsignal
- 17
- Innenraum (von Kraftfahrzeug)
- 18
- reflektierter Signalanteil
- 19
- Schaltung zur Messung des reflektierten Signals
- 20
- Koppler
- 21
- Türgriff
