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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang
oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs.
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Derartige
Verfahren finden beispielsweise in der Fahrzeugtechnik Anwendung,
um die Entriegelung des Fahrzeuges bzw. der Fahrzeugtüren und/oder
das Deaktivieren der Diebstahlsicherung auf eine für eine Bedienperson
möglichst
komfortable Weise zu ermöglichen.
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Hierbei
werden vermehrt passive Zugangssysteme, wie beispielsweise in
DE 102004013 A1 ,
DE 102004007679 A1 ,
DE 19850176 C1 ,
EP 1531431 A2 ,
EP 1267021 A1 und
WO 03/062026 A1 vorgeschlagen,
verwendet, bei denen eine Bedienperson einen ID-Geber mit sich trägt, der
im Gegensatz zu aktiven Systemen nicht mittels eines Knopfes oder Ähnlichem
betätigt
werden muss, sondern selbsttätig
mit einer im Fahrzeug befindlichen entsprechenden Basisstation kommuniziert,
sobald eine bestimmte Entfernung zum Fahrzeug bzw. zur Basisstation
unterschritten wird.
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Für derartige
aktive und insbesondere für passive,
elektronische, zumeist funkbasierte Schlüsselsysteme bestehen hohe Anforderungen
an die Zuverlässigkeit
und Funktionsfähigkeit,
wobei infolge der zumeist autarken Energiequellen für ID-Geber und/oder Basisstation
ein möglichst
geringer Energieverbrauch wünschenswert
ist, um eine Funktion auch über
einen längeren
Zeitraum zu gewährleisten.
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Beispielsweise
werden bei derzeitigen modernen Personenkraftwagen in den Türgriffen
der Fahrzeugtüren
befindliche kapazitive Näherungssensoren
eingesetzt, um die Annäherung
einer zugangsberechtigten Person bzw. eine Person mit einem zugangsberechtigten
ID-Geber zu detektieren.
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Derartige
Sensoren und die entsprechenden zum Betrieb dieser Sensoren notwendigen
Steuergeräte
im Fahrzeug erzeugen jedoch einen erhöhten Ruhestrombedarf, welcher
zu einer unerwünschten Entladung
der Autobatterie führen
kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein
Verfahren zur Überprüfung einer
Berechtigung für
den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines
Fahrzeugs, zu schaffen, das auf möglichst einfache Art und Weise
einen möglichst
geringen Ruhestrombedarf bzw. Energieverbrauch gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Basisstation
mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und eine Anordnung gemäß Anspruch
10 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein
erstes Anfragesignal mit einer größeren, beispielsweise 30 m,
(Sende-)Reichweite zyklisch, beispielsweise in Form eines kurzen
Sendetelegramms mit Pausen im Sekundenbereich, ausgesandt. Dieses
Aussenden des ersten Anfragesignals erzeugt dabei einen sehr geringen
Ruhestrombedarf. Weiterhin werden nur bei Empfang eines entsprechenden
ersten Antwortsignals weitere Komponenten, außer der bereits aktiven ersten
Sende- und Empfangseinheit, welche bisher nicht mit einer Energieversorgung
verbunden waren, aktiviert. Zur Aktivierung werden erfindungsgemäß weitere
Komponenten, insbesondere ein Steuergerät für die Zugangsberechtigung,
mit der Energieversorgung verbunden, so dass erst ab diesem Zeitpunkt ein
erhöhter
Ruhestrombedarf auftritt.
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Da
das erste Anfragesignal mit einer relativ großen Reichweite um das Objekt
ausgestrahlt wird, ist im Falle eines Eindringens eines ID-Gebers
in das Sendefeld mit einer frühzeitigen
Antwort vor einem Erreichen des Objektes zu rechnen. Daher ist eine schnelle
Reaktionszeit bei gleichzeitig nied rigem Ruhestrombedarf, wie beispielsweise
mit Standby-Schaltungen
realisierbar, nicht notwendig, so dass vorteilhafterweise aufgrund
einer erlaubten langsameren Reaktionszeit ein echtes Ab- und Anschalten
von weiteren Komponenten ermöglicht
wird.
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Ein
solches An- und Abschalten kann beispielsweise über eine steuerbare Schalteinheit
mit einem Relais, entsprechende Transistorschaltung, Thyristor,
Triac etc., realisiert werden.
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Das
Senden des ersten Anfragesignals und der Empfang eines etwaigen
sich in diesem Bereich befindlichen ID-Gebers kann hierbei synchronisiert zueinander,
insbesondere getaktet erfolgen, so dass ein Überschneiden von Anfrage- und
Antwortsignal in jedem Fall ausgeschlossen werden kann. Selbstverständlich ist
es aber auch denkbar die Pausen zwischen zwei Anfragesignalen entsprechend
lang zu wählen,
um den Empfang eines Antwortsignals innerhalb einer solchen Pause
zu ermöglichen.
Zudem kann auch ein Überschneiden
einzelner Signale zugelassen werden, da aufgrund von mehrfach wiederholten
Antwortsignalen ein erfolgreicher Empfang eines Antwortsignals ebenfalls
gewährleistet
werden könnte.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird als vordefinierte Aktion
wenigstens eine der Aktionen, Aktivieren von Näherungssensoren, Aufbauen einer
weiteren Kommunikationsstrecke zum ID-Geber, Aktivieren wenigstens
einer weiteren Sende- und/oder Empfangseinheit, Durchführen eines Verfahrens
zur Authentifizierung des ID-Gebers, Steuern von Zugangsmitteln,
insbesondere eine Zentralverriegelung, Steuern einer Alarmanlage,
Steuern einer Wegfahrsperre, ausgeführt. Durch wenigstens eine
oder mehrere dieser Aktionen lässt
sich vorteilhafterweise eine Überwachung
einer Zugangsberechtigung auf einfache Art und Weise realisieren, ohne
dass hierfür
schnell (beispielsweise im ms-Bereich) reagierende teuere Schlösser notwendig
sind, um eine unerwünschte
und den Be dienkomfort verschlechternde spürbare Verzögerung zu vermeiden.
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Das
erste Anfragesignal oder das erste Anfrage- und Antwortsignal wird
hierbei vorzugsweise mit einer Frequenz im hochfrequenten Bereich,
insbesondere im RF-Bereich gesendet, so dass hierzu vorteilhafterweise
eine beispielsweise in moderneren Fahrzeugen bereits vorhandenen
Kommunikationsstrecke bzw. RF-Sender und RF-Empfänger verwendet werden können. Zudem
ist eine RF-Kommunikationsstrecke, insbesondere 2,4 GHz, international üblich und
leicht zuzulassen, sowie durch Massenfertigung kostengünstig zu
realisieren.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als vordefinierte Aktion
ein zweites Anfragesignal von einer weiteren Sendeeinheit der Basisstation
an eine weitere Empfangseinheit des ID-Gebers mit einer Frequenz
im niederfrequenten Bereich gesendet. Hierdurch kann vorteilhafterweise
die Sicherheit gegen einen unberechtigten Zugriff verringert werden, da
die gesamte Authentifizierung nunmehr zusätzlich eine weitere unerwartete
zumindest unidirektionale Funkstrecke zwischen Basisstation und
ID-Geber voraussetzt und sich ein ID-Geber notwendigerweise in diesem
beispielsweise LF-Bereich mit geringer Reichweite (induktives Feld)
befinden muss.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das zyklische Aussenden
des ersten Anfragesignals in kurzen Sendetelegrammen mit einem Zyklus
im Sekundenbereich, beispielsweise alle 3 bis 5 s ein kurzes (im
ms-Bereich liegendes bzw. von wenigen ms) Sendetelegramm. Hierdurch
kann vorteilhafterweise der Ruhestrombedarf weiter verringert werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Steuergerät für die Zugangsberechtigung einen
Näherungssensor,
insbesondere einen kapazitiven Sensor, einen Mikroschalter für das Detektieren der
Betätigung
eines Türgriffs
etc, aufweisen, so dass beispielsweise eine Aktion wie Entriegeln
der Zentral verriegelung zusätzlich
von einem mittels der Näherungssensoren
detektierten Ereignis abhängig gesteuert
werden kann. Hierdurch kann ein unnötiges Auslösen einer solchen Aktion, beispielsweise durch
ein zufälliges
Vorbeigehen an einem Objekt, ohne dies betreten zu wollen, verhindert
werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung befindet sich die Basisstation
in einem Personenkraftwagen, so dass das erfindungsgemäße Verfahren
zur Überwachung
und Steuerung der Zugangsberechtigung (Fahrzeugschlüssel wird
in Form eines ID-Gebers
von einer Bedienperson am Körper
getragen) eines Pkw's
dient.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung
aus einer Basisstation und einem ID-Geber.
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1 zeigt
eine Basisstation 1, welche üblicherweise in der Fahrzeugkonsole,
Mittelkonsole, am Fahrzeughimmel etc. eines Fahrzeugs angeordnet ist.
Diese Basisstation 1 beinhaltet eine nicht näher dargestellte
steuerbare Schalteinheit, um andere Komponenten, insbesondere ein
Steuergerät 7,
für die
Zugangskontrolle mit der Energieversorgung über Leitung 7a zu
verbinden bzw. zu trennen.
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Die
Basisstation 1 ist über
eine Verbindung 3a mit einem RF-(Radio Frequency) Sender 3 sowie über eine
Leitung 5a mit einem RF-Empfänger 5 verbunden.
RF steht hierbei für
einen hochfrequenten Sender bzw. Empfänger, welcher im MHz- bis hin zum
GHz-Bereich senden und empfangen kann, wobei vorzugsweise die in
Europa bekannten Frequenzen 433 oder 868 MHz bzw. in den USA 315
MHz Verwendung finden.
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Die
Basisstation 1 ist über
eine geschaltete Verbindung 7a mit einem Steuergerät 7 für die Zugangskontrolle
verbunden, wobei zusätzlich
eine Datenverbindung, insbesondere in Form einer CAN Busverbindung 7b zwischen
Basisstation 1 und Steuergerät 7 besteht.
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Das
Steuergerät 7 für die Zugangskontrolle ist
wiederum über
Verbindung 9a mit einem kapazitiven Sensor 9 der
Fahrertür
und Verbindung 11a mit einem kapazitiven Sensor 11 der
Beifahrertür
verbunden. Zudem weist das Steuergerät 7 Verbindungen 13a und 15a zu
jeweils einer induktiven Antenne 13 der Fahrerseite, als
auch eine induktive Antenne 15 der Beifahrerseite auf,
welche sich üblicherweise in
den Fahrzeugtüren
selbst befinden und nach außen
gerichtet sind.
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Weiterhin
ist in 1 ein ID-Geber 17 dargestellt, welcher über eine
Verbindung 19a mit einem RF-Sender und über Verbindung 21a mit
einem RF-Empfänger
verbunden ist. Weiterhin ist dieser ID-Geber 17 über eine
Verbindung 23a mit einem induktiven Empfänger 23 verbunden.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert.
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Die
Basisstation 1 weist, abgesehen von der nicht näher dargestellten
steuerbaren Schalteinheit, weitere Elektronik zum Betrieb des RF-Senders 3 und
RF-Empfängers 5 sowie
eventuell eine Auswerteeinheit zum Vergleich der Kennung der Basisstation 1 und
der Kennung des ID-Gebers 17 auf.
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Um
den Ruhestrombedarf zu minimieren, ist erfindungsgemäß nur der
RF-Sender 3 und der RF-Empfänger 5 sowie die entsprechende
hierfür notwendige
Elektronik, also im Beispiel die Basis station 1 aktiv,
so lange sich das Fahrzeug in einem verriegelten Zustand befindet
und keine Annäherung
eines ID-Gebers detektiert wurde. Um den Ruhestrombedarf weiter
zu minimieren, wird der RF-Sender zyklisch betrieben, so dass hierbei
ein kurzes Sendetelegramm von wenigen ms mit einem Zyklus im Sekundenbereich,
vorzugsweise von drei bis fünf
Sekunden wiederholt wird. Der RF-Empfänger ist mit diesem zyklischen
Aussenden des RF-Senders und einer möglichen Antwort eines ID-Gebers synchronisiert,
also beispielsweise entsprechend getaktet.
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Dringt
nun ein ID-Geber 17 in den Sendebereich ein, also beispielsweise
in den Bereich von 30 bis 50 m um das Fahrzeug herum (bei den vorgenannten
typischen Sendefrequenzen), so empfängt der ID-Geber über seinen
RF-Empfänger 21 zu
einem Zeitpunkt X ein Sendetelegramm der Basisstation 1 bzw.
des RF-Senders 3.
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In
der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der ID-Geber 17 eine
nicht näher
dargestellte Auswerteeinheit auf, mittels welcher eine im Sendetelegramm
enthaltene eindeutige Kennung der Basisstation 1 und somit
des Fahrzeuges mit der ebenfalls eindeutigen Kennung des ID-Gebers 17 verglichen
wird. Bei einer Übereinstimmung
des im Sendetelegramm bzw. im ersten Anfragesignal der Basisstation 1 enthaltenen
Kennung und der Kennung des ID-Gebers 17 sendet dieser über seinen RF-Sender 19 ein
erstes Antwortsignal, beispielsweise ebenfalls in Form eines kurzen
Sendetelegramms aus. Das Senden dieses Antwortsignals kann einfach oder
auch zyklisch wiederholt mit einem Abbruch nach einer vorbestimmten
Zeit oder im Handshake erfolgen.
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Bei
einem Empfang eines solchen ersten Antwortsignals im RF-Empfänger 5 der
Basisstation 1 wird von der Basisstation 1 bzw.
der darin enthaltenen steuerbaren Schalteinheit über Verbindung 7a für das Steuergerät 7 eine
Verbindung zur ebenfalls nicht näher
dargestellten Energieversorgung herge stellt, so dass das vorher
strom- und spannungslose Steuergerät 7a nunmehr aktiv
ist.
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Mit
der Aktivierung des Steuergerätes 7 werden
im Weiteren auch die kapazitiven Sensoren 9 und 11 sowie
die induktiven Antennen 13 und 15 bzw. ein entsprechender
induktiver Sender aktiviert, dessen Signale wiederum für eine weitere
Authentifizierung vom induktiven bzw. LF-Empfänger 23 des ID-Gebers 17 empfangen
werden.
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Die
weitere Authentifizierung mit weiteren Frage- und Antwortsignalen,
Vergleichen, etc. werden dabei in bekannter Weise durchgeführt.
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Statt
einen Vergleich bzw. eine Überprüfung einer Übereinstimmung
der Kennung der Basisstation 1 und des ID-Gebers 17 im
ID-Geber vorzunehmen, ist es aber auch denkbar, diesen Vergleich
mittels einer entsprechenden Auswerteeinheit in der Basisstation 1 vorzunehmen,
so dass bei einem Empfang eines ersten Antwortsignals nur zusätzlich bei einer Übereinstimmung
der Kennungen des Steuergerätes 7 mit
der Energieversorgung verbunden wird.
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Befindet
sich das Fahrzeug bzw. die Basisstation 1 und deren weitere
Komponenten in einem entriegelten Zustand, wird durch ein Entfernen
des ID-Gebers (üblicherweise
am Körper
einer Bedienperson getragen) von diesem Fahrzeug und ein Heraustreten
aus dem RF-Sendebereich des RF-Senders 3, im Vergleich
zum vorstehend geschilderten Eindringen des ID-Gebers in den Sendebereich,
die umgekehrte Aktion eingeleitet. Hierbei werden üblicherweise
alle Aktionen unternommen, welche zur gewünschten Verriegelung des Fahrzeuges
bzw. eines beliebigen Objekts nötig
sind sowie weiterhin das erfindungsgemäße Trennen der weiteren Komponenten,
im Beispiel also das Steuergerät 7 sowie
die Sensoren 9 und 11 und induktiven Antennen 11 und 13 von
der Energieversorgung. Das Fahrzeug befindet sich nachfolgend in
dem vorher geschilderten verriegelten Zustand, in welchem im Wesentlichen nur
der RF-Sender 3 und der RF-Empfänger 5 zyklisch
aktiv sind.