DE102004052907B4

DE102004052907B4 - Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102004052907B4
Application number: DE200410052907
Authority: DE
Inventors: Aytac Daghan; Franz Plattner; Herbert Schmittschmitt
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2024-11-03
Also published as: DE102004052907B8; DE102004052907A1

Abstract

Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs (1),
a) bei dem Signale zwischen einer eine erste Sende- und Empfangseinheit umfassende Basisstation des Objekts und mindestens einem eine zweite Sende- und Empfangseinheit umfassenden in einem größeren Bereich um die Basisstation befindlichen ID-Geber übertragen werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
b) in einem ersten Modus in der Basisstation nur die erste Sendeeinheit und erste Empfangseinheit aktiviert ist und übrige Komponenten der Basisstation von einer Energieversorgung abgekoppelt sind,
c) in diesem ersten Modus von der ersten Sendeeinheit ein erstes Anfragesignal mit einer eindeutigen Kennung zyklisch ausgesendet wird,
d) in diesem ersten Modus im Empfangsfall des ersten Anfragesignals von der zweiten Sende- und Empfangseinheit des ID-Gebers an die in der Basisstation aktive erste Empfangseinheit ein erstes Antwortsignal übermittelt wird,
e) in diesem ersten Modus im Empfangsfall des ersten Antwortsignals in der...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ein solches An- und Abschalten kann beispielsweise über eine steuerbare Schalteinheit mit einem Relais, entsprechende Transistorschaltung, Thyristor, Triac etc., realisiert werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einer Basisstation und einem ID-Geber.
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.
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.
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.
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.
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.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die weitere Authentifizierung mit weiteren Frage- und Antwortsignalen, Vergleichen, etc. werden dabei in bekannter Weise durchgeführt.
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.
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.

Claims

Verfahren zur Überprüfung einer Berechtigung für den Zugang oder die Benutzung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs (1), a) bei dem Signale zwischen einer eine erste Sende- und Empfangseinheit umfassende Basisstation des Objekts und mindestens einem eine zweite Sende- und Empfangseinheit umfassenden in einem größeren Bereich um die Basisstation befindlichen ID-Geber übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass b) in einem ersten Modus in der Basisstation nur die erste Sendeeinheit und erste Empfangseinheit aktiviert ist und übrige Komponenten der Basisstation von einer Energieversorgung abgekoppelt sind, c) in diesem ersten Modus von der ersten Sendeeinheit ein erstes Anfragesignal mit einer eindeutigen Kennung zyklisch ausgesendet wird, d) in diesem ersten Modus im Empfangsfall des ersten Anfragesignals von der zweiten Sende- und Empfangseinheit des ID-Gebers an die in der Basisstation aktive erste Empfangseinheit ein erstes Antwortsignal übermittelt wird, e) in diesem ersten Modus im Empfangsfall des ersten Antwortsignals in der Basisstation und bei Übereinstimmung von ausgesandter Kennung und vorbestimmter Kennung des ID-Gebers ein Zugangsberechtigungssystem (PASS Steuergerät), welches zuvor strom- und spannungslose ist, mit der Energieversorgung verbunden wird, um wenigstens eine vordefinierte Aktion auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich von ausgesandter Kennung und vorbestimmter Kennung mittels einer entsprechenden Auswerteeinheit des ID-Gebers erfolgt und nur bei Übereinstimmung von ausgesandter Kennung und vorbestimmter Kennung von der zweiten Sende- und Empfangseinheit des ID-Gebers an die in der Basisstation aktive erste Empfangseinheit das erste Antwortsignal übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 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 wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anfragesignal oder das erste Anfrage- und Antwortsignal mit einer Frequenz im hochfrequenten Bereich gesendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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 wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische Aussenden des ersten Anfragesignals in kurzen Sendetelegrammen mit einem Zyklus im Sekundenbereich erfolgt.
Basisstation zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer ersten Sende- und Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation wenigstens eine steuerbare Schalteinheit aufweist, mittels welcher ein Steuergerät für die Zugangskontrolle mit einer Energieversorgung verbunden oder von einer solchen strom- und spannungslos getrennt werden kann.
Basisstation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass das Steuergerät wenigstens eine weitere im niederfrequenten Bereich arbeitende Sende- und/oder Empfangseinheit aufweist.
Basisstation nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet dass das Steuergerät wenigstens einen Näherungssensor aufweist.
Anordnung aus einer Basisstation nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und einem ID-Geber zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.