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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität und den Vorzug der ebenfalls anhängigen vorläufigen U. S. Patentanmeldung Serien-Nr. 61/846,133, eingereicht am 15. Juli 2013, mit dem Titel „Passives, schlüsselloses Fernbedienungszugangssystem mit zeitbasiertem Diebstahlsicherungsmerkmal” (PASSIVE REMOTE KEYLESS ENTRY SYSTEM WITH TIME BASED ANTI-THEFT FEATURE), die in ihrer Gesamtheit hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Verhinderung von Sicherheitslücken über das Zwei-Dieb-Angriffsverfahren für passive, schlüssellose Fernbedienungszugangssysteme für Fahrzeuge gerichtet.
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Hintergrund
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Fahrzeuge werden heute oft mit elektronischen Zugangssystemen ausgestattet. Derartige Systeme ermöglichen den Zugang zu und (in einigen Systemen) das Starten und den Betrieb des Fahrzeugs ohne Verwendung eines herkömmlichen, mechanischen Schlüssels oder das Erfordernis irgendeiner anderen offenkundigen Entriegelungshandlung durch den Besitzer. In derartigen Systemen, die oft als „passive, schlüssellose Fernbedienungszugangssysteme bzw. RKE-Systeme” (RKE = Remote Keyless Entry) bezeichnet werden, wird ein Niederfrequenz- bzw. NF-Funksignal, typischerweise 125 KHz, durch das Fahrzeug zu einem Anhänger übertragen, der von dem Fahrzeugbesitzer getragen wird, und der Anhänger antwortet durch Rücksenden eines Hochfrequenz- bzw. HF-Signals (z. B. 315 MHz oder 434 MHz) zurück zu dem Fahrzeug. Beim Empfang eines HF-Signals durch einen autorisierten Anhänger, wird das Fahrzeug die Türen entriegeln, um dem Fahrer den Zugang zu dem Fahrzeug zu ermöglichen.
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Insbesondere wenn sich ein Fahrer dem Fahrzeug annähert und den Griff der Fahrzeugtür anhebt, wird der Fahrerkontakt mit dem Türgriff elektronisch bei dem Fahrzeug detektiert (z. B. durch Auslösen eines mechanischen Schalters, wenn der Griff angehoben wird, oder durch elektrostatische Detektion der Berührung, oder dadurch, dass der Finger des Fahrers einen optischen Strahl unterbricht). Bei Detektion des Fahrerkontakts mit dem Türgriff, wird die RKE-Steuervorrichtung bei dem Fahrzeug einen NF-Sender innerhalb der Steuervorrichtung ansteuern. Der NF-Sender wird ein NF-Feld in der Nähe der Fahrzeugtür erzeugen, das wiederum durch einen NF-Empfänger innerhalb des Anhängers detektiert wird. Bei Detektion eines geeigneten NF-Felds, wird der Anhänger eine digitale Nachricht (ein Datagramm), das auf einem HF-Signal moduliert ist, erzeugen und zurück zu dem Fahrzeug übertragen. Der HF-Empfänger innerhalb des Fahrzeugs wird die digitale Nachricht demodulieren und decodieren, und wenn der Inhalt der Nachricht anzeigt, dass die Nachricht von einem autorisierten Anhänger kommt, wird er die Fahrzeugtüren entriegeln. Ähnliche Verfahren werden manchmal verwendet, um einen „Anlass”- bzw. „Motorstart”-Knopf auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs zu aktivieren, wodurch der Besitzer sogar das Fahrzeug ohne die Verwendung eines mechanischen Schlüssels bedienen kann.
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Herkömmlicher Weise werden Identifizierungscodes und Verschlüsselung verwendet, um die Kommunikationsverbindung zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug sicherzustellen. Derartige Codes und Verschlüsselung sind schwierig zu duplizieren. Daher kann die Anhängernachricht, die erforderlich ist, um Zugang zu dem Fahrzeug zu erhalten, nicht in einfacher Weise durch einen Dieb synthetisiert bzw. künstlich hergestellt werden. Trotz derartiger Codes und Verschlüsselung besteht jedoch weiterhin eine potentielle Verwundbarkeit. Eine bekannte Verwundbarkeit umfasst zwei Diebe die zusammenarbeiten, um eine gutgläubige Anhängernachricht abzufangen und unmittelbar zu verwenden, um das Fahrzeug-RKE-System dahingehend zu überlisten, dass es glaubt der Anhänger sei nahe des Fahrzeugs, wenn sich tatsächlich die Person, die den Anhänger trägt, von dem Fahrzeug entfernt hat.
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Das Zwei-Dieb-Szenario ist in 1 dargestellt. In diesem Szenario trägt jeder Dieb eine HF-Relaisvorrichtung. Hochfrequenzsignale, die bei einer Vorrichtung empfangen werden, werden zu der anderen Vorrichtung über einen unterschiedlichen Vorrichtung-zu-Vorrichtungs-Frequenzkanal weitergeleitet. Bei der anderen Vorrichtung werden die Funksignale zu dem ursprünglichen Frequenzkanal zurückgeführt und erneut übertragen.
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Wenn die Person, die den Anhänger trägt, das Fahrzeug verlässt und sich entfernt, wird sich der erste Dieb mit seiner Vorrichtung nahe des Fahrzeugs positionieren. Der zweite Dieb wird der ersten Person, die den Anhänger trägt, folgen, wodurch die Vorrichtung des zweiten Diebs nahe an dem Anhänger bleibt. Der erste Dieb wird sich dem Fahrzeug annähern und den Türgriff anheben, wodurch der NF-Sender innerhalb des Fahrzeugs ausgelöst wird. Die Vorrichtung des ersten Diebs wird so ausgelegt sein, dass sie das NF-Signal, das durch den NF-Sender innerhalb des Fahrzeugs übertragen wird, empfängt, um eine Frequenzverschiebung des NF-Signals zu dem unterschiedlichen Vorrichtung-zu-Vorrichtungs-Frequenzkanal durchzuführen, und um das frequenzverschobene Signal an den zweiten Dieb zu übertragen.
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Die Vorrichtung des zweiten Diebs wird das frequenzverschobene Signal über den Vorrichtung-zu-Vorrichtungs-Frequenzkanal empfangen. Die Vorrichtung wird eine Frequenzverschiebung des Signals zurück zu dem ursprünglichen NF-Kanal durchführen und dann dieses erneut übertragen. Der Anhänger, der sich in der Nähe der Vorrichtung des zweiten Diebs befindet, wird das NF-Signal empfangen und solange der Vorrichtung-zu-Vorrichtungs-Kommunikationsprozess das NF-Signal nicht sehr stark beschädigt hat, wird er dieses als eine legitime NF-Abfrage von dem Fahrzeug interpretieren. Der Anhänger wird folglich durch Aufbauen eines Datagramms für den Zugang zum Fahrzeug antworten, und zwar einschließlich sämtlicher assoziierter Sicherheitscodes und der Verschlüsselung und wird dann das Datagramm als eine HF-Nachricht übertragen.
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Die Vorrichtung des zweiten Diebs ist ausgelegt, um das HF-Signal zu empfangen, das durch den Anhänger übertragen wird, die Frequenzverschiebung des HF-Signals zu einem unterschiedlichen Vorrichtung-zu-Vorrichtungs-Frequenzkanal durchzuführen, und um das frequenzverschobene Signal zurück zu dem ersten Dieb zu übertragen. Die Vorrichtung des ersten Diebs wird das frequenzverschobene Signal über den Vorrichtung-zu-Vorrichtungs-Frequenzkanal empfangen. Die Vorrichtung wird dann das Anhängersignal (in der Frequenz verschieben) das ursprünglichen HF-Signal wiederherstellen und dieses erneut übertragen. Dass Fahrzeug, das sich nahe der Vorrichtung des ersten Diebs befindet, wird dann das wiederhergestellte HF-Signal empfangen und das enthaltene Datagramm decodieren. Solange der Vorrichtung-zu-Vorrichtungs-Kommunikationsprozess das HF-Signal nicht sehr stark beschädigt hat und unter der Annahme, dass die assoziierten Sicherheitscodes und die Verschlüsselung durch einen autorisierten Anhänger erzeugt wurden, wird das Fahrzeug das HF-Signal als eine legitime HF-Antwort des Anhängers erkennen. Das Fahrzeug wird folglich antworten, indem es den Zugang zum Fahrzeug ermöglicht, die Türen entriegelt und (in einigen Systemen) das Zünden bzw. Starten und den Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht.
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Folglich vermeiden die zwei Diebe zusammenfassend durch diese Technik die Notwendigkeit die Sicherheitscodes und die Verschlüsselung, die durch den Anhänger verwendet werden, zu verstehen und künstlich herzustellen, und veranlassen stattdessen den Anhänger eine legitime Zugangsnachricht zu erzeugen und die Nachricht dann zurück zu dem Fahrzeug zu transportieren, um Zugang zu dem Fahrzeug zu erhalten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur Abwehr eines Zwei-Diebe-Angriffs auf ein passives, schlüsselloses Fernbedienungszugangs- bzw. RKE-System vor.
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Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ist ein Verfahren zur Verhinderung von Sicherheitslücken eines passiven, schlüssellosen Fernbedienungszugangssystems für ein Fahrzeug vorgesehen, das die Schritte des Sendens von Funk- bzw. Hochfrequenzsignalen hin und zurück zwischen dem Fahrzeug und einem Fernbedienungsanhänger für mehrere Male, des Messens der Gesamtzeit für den Abschluss der mehreren Wechsel, und des Verwendens der gemessenen Gesamtzeit, um die Sicherheit der Verbindung zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug zu bewerten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Diebstahlsicherungsverfahren für ein Fahrzeug mit einem passiven, schlüssellosen Zugangssystem vorgesehen, das auf einen Fernbedienungsanhänger anspricht. Das Verfahren weist die Schritte des Abfragens des Anhängers durch das Fahrzeug, des Initiierens der nächsten Abfrage von dem Fahrzeug in einer zeitlich abgestimmten Beziehung zu dem Empfang einer gültigen Antwort auf die vorangehende Abfrage, des Wiederholens des Initiierungsschritts bis eine vorbestimmte Anzahl von gültigen Antworten von dem Anhänger empfangen worden sind, des Messens der Gesamtzeit, die erforderlich ist, um die vorbestimmte Anzahl der gültigen Antworten abzuschließen, und des Analysierens der gemessenen Zeit, um zu bestimmen, ob zumindest eine Fahrzeugfunktion zugelassen wird, auf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorangehenden und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten des Gebiets auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich sein, in denen Folgendes gezeigt ist:
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1 stellt, wie bereits vorangehend beschrieben, das bekannte Zwei-Dieb-Szenario zur Umgehung der Sicherheitsmerkmale herkömmlicher, passiver RKE-Systeme dar;
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2 ist ein Blockdiagramm eines passiven RKE-Systems, das die Niederfrequenz- bzw. NF-Abfrage durch das Fahrzeug und die Hochfrequenz- bzw. HF-Antwort von dem Schlüssel aufweist;
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3 ist ein Zeitsteuerdiagramm das nützlich fürs Verständnis des Zeitsteuerkonzepts aus „mehreren Kommunikationswechseln” gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
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4 ist ein Schaubild, das die Art und Weise zeigt, in der sich die Übertragungszeit für fünfzig Kommunikationswechsel gemäß der Entfernung zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug verändert.
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Detaillierte Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung wird Anwendung finden in sämtlichen herkömmlichen, passiven RKE-Systemen, wie beispielsweise dem System, das in Blockdiagrammform in 2 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt, weist das System eine auf dem Fahrzeug angebrachte RKE-Steuervorrichtung auf, die mit einem tragbaren, batteriebetriebenen Anhänger kommuniziert. Der Anhänger ist klein und wird bequem dicht am Fahrzeugbetreiber in seiner/ihrer Tasche oder Hand, an einem Schlüsselband oder in einer Tasche etc. getragen.
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Die auf dem Fahrzeug angebrachte RKE-Steuervorrichtung weist einen bekannten Aufbau auf und umfasst beispielsweise eine Mikrosteuervorrichtung, die einen Systemtaktgenerator, eine Zentraleinheit bzw. CPU (CPU = Central Processing Unit), einen Programmspeicher bzw. ROM, einen Direktzugriffsspeicher bzw. RAM, programmierbare Zeitsteuervorrichtungen, Analog-zu-Digital- und Digital-zu-Analog-Wandler, Unterbrechungssteuervorrichtungen, serielle Schnittstellen usw. aufweist. Die RKE-Steuervorrichtung betätigt verschiedene Fahrzeugsysteme (nicht separat gezeigt), einschließlich Zugangssteuerungen, Zündsteuerungen und anderen Systemen. Die Funktionen der RKE-Steuervorrichtung werden durch die CPU verwaltet, die unter Steuerung eines Programms arbeitet, das in dem ROM gespeichert ist.
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Die RKE-Steuervorrichtung wird die gesteuerten Systeme ansprechend auf Funkkommunikationen betätigen, die mit dem Anhänger ausgetauscht werden. Zu diesem Zweck wird die RKE-Steuervorrichtung (a) eine HF-Antenne und einen HF-Empfänger zum Empfangen und Senden von HF-Nachrichten an und von dem Anhänger auf einer Trägerfrequenz von beispielsweise 315 Hz und (b) eine oder mehrere NF-Antennen und einen NF-Empfänger zum Erzeugen eines lokalisierten NF-Felds bei einer Frequenz von beispielsweise 125 kHz aufweisen, um auszulösen, dass ein Anhänger eine HF-Nachricht sendet.
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Der Anhänger wird in ähnlicher Weise mit NF- und HF-Antennen ausgestattet sein, so dass der Anhänger die NF-Signale empfangen kann, die von den NF-Antennen auf dem Fahrzeug gesendet werden, und die HF-Signale von den HF-Antennen auf dem Fahrzeug empfangen kann und die HF-Signale an diese senden kann. Die NF- und HF-Antennen sind mit einem Sender/Empfänger verbunden, der wiederum mit einer Anhängersteuervorrichtung verbunden ist und durch diese gesteuert wird. Die Steuervorrichtung kann eine anwendungsspezifische, integrierte Schaltung bzw. ASIC (ASIC = Application Specific Integrated Circuit) sein, die als eine Zustandsmaschine konfiguriert ist, oder eine programmierter Mikrocomputer. In jedem Fall wird die Steuervorrichtung, die Zustände der Knöpfe (z. B. Knöpfe A und B in der Figur) auf dem Anhänger überwachen und über die HF-Antenne geeignete HF-Nachrichten ansprechend auf das Drücken der Knöpfe übertragen, das durch die Person ausgeführt wird, die den Anhänger hält. Die Anhängersteuervorrichtung wird ebenfalls bewirken, dass der Sender/Empfänger die NF- und HF-Abfrage abhört oder Signale, die von dem Fahrzeug gesendet werden und durch die NF- und HF-Antenne des Anhängers empfangen werden, und wird über seine HF-Antenne geeignete HF-Nachrichten ansprechend darauf übertragen, dass die NF- und HF-Signale empfangen werden. Die Nachricht wird mit Sicherheitscodes und Verschlüsselung übertragen werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Diebstahlsicherungsverfahren eingeführt, das das Zwei-Dieb-Szenario vereitelt. Das Verfahren kann beispielsweise in dem in 2 gezeigten System implementiert werden. Das Verfahren umfasst die Messung der Luftübertragungszeit der Kommunikationsaustausche zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug.
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Die HF-Signale bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit. Ein HF-Kommunikationsaustausch von 50 Metern Entfernung benötigt daher 333 nS. Es ist sehr schwierig, derart kurze Zeiten direkt ohne teure, Hochleistungs-, Hochfrequenzvorrichtungen zu messen. Die vorliegende Erfindung erwägt die Verwendung einer Vielzahl von Techniken um die Messung der Luftübertragungszeit trotz der kurzen Fortbewegungszeit zu implementieren.
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Zunächst erwägt die vorliegende Erfindung, die Luftübertragungszeit zu vergrößern, indem gefordert wird, dass die HF-Signale mehrere Kommunikationswechsel zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug vollziehen. Die Verwendung von mehreren Kommunikationswechseln verlängert in effektiver Weise die Fortbewegungsentfernung auf ein Mehrfaches der tatsächlichen Entfernung, wodurch ein entsprechender Betrag der Luftübertragungszeit erhöht wird. Die Länge dieser längeren Luftübertragungszeit ist einfacher in präziser Weise zu messen.
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In der Theorie könnte das Signal, das von dem Fahrzeug zum Anhänger während eines Luftübertragungszeittests übertragen wird, ein NF-Signal (125 KHz) sein. Aufgrund der Komplikationen, die durch die Niederfrequenz eingeführt wird, einschließlich niedriger Geschwindigkeit und Kommunikationsverzögerungen zwischen mehreren Steuerschaltungen und Implementierungen tatsächlicher NF-Schaltungen auf der Seite des Fahrzeugs oder des Anhängers, ist es gegenwärtig bevorzugt, nur HF-Signale während des Luftübertragungszeittests zu verwenden. Folglich wird vorzugsweise das Hochfrequenz- bzw. HF-Signal (z. B. 315 MHz) für die Kommunikation in beiden Richtungen, Fahrzeug zu Anhänger und Anhänger zu Fahrzeug, während des Luftübertragungszeittests verwendet.
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Um den Luftübertragungszeittest zu vereinfachen, ist die HF-Nachricht, die in dem Test verwendet wird, eine spezielle, kurze Testnachricht, anstelle eines vollständigen Anhängerdatagramms. Der Luftübertragungszeittest wird ausgeführt, nachdem das gewöhnliche Handshaking zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger stattgefunden hat. D. h. das Fahrzeug sendet zunächst ein herkömmliches NF-Abfragesignal und der Anhänger antwortet mit einer HF-Abfrage, die ein Datagramm mit einer Zugangsanfrage und geeigneten Codes und Verschlüsselung aufweist. Der Luftübertragungszeittest wird anschließend initiiert, aber nur wenn der Handshaking-Prozess erfolgreich abgeschlossen worden ist und bestätigt worden ist, dass das Datagramm durch einen autorisierten Anhänger erzeugt wurde.
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Der Luftübertragungszeittest wird vorzugsweise dafür ausgelegt sein, einen Dieb daran zu hindern, die Antwort des Luftübertragungszeittests zu fingieren. Unterschiedliche Formate (z. B. Anzahl der Bits oder Daten) werden für unterschiedliche Zyklen des Tests verwendet, wobei die Sequenz der Veränderungen verschlüsselt ist (nur den aufeinander abgestimmten Anhänger und der RKE-Steuervorrichtung des Fahrzeugs bekannt sind). Da dem Dieb die Sequenz der Veränderungen nicht bekannt ist, wird der Dieb nicht imstande sein, die Veränderungen nachzuahmen und muss weiterhin den Anhänger in der Kommunikationsschleife halten. Andere Verfahren könnten verwendet werden, um die Sicherheit des Luftübertragungszeittests sicherzustellen. Beispielsweise könnte ein Identifizierungscode zu Beginn und am Ende des Prozesses übertragen werden, um eine Quellenauthentifizierung vorzusehen.
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Die Implementierung dieser Konzepte und insbesondere die Zeitsteuerungsdetails des Konzepts der „mehreren Wechsel” können besser durch Bezugnahme auf 3 verstanden werden, die ein Zeitsteuerdiagramm der Testsignale ist, die zwischen dem Anhänger und der RKE-Steuervorrichtung in dem Fahrzeug kreisen. Der durchgezogene Teil der oberen Spur des Zeitsteuerdiagramms stellt das HF-Luftübertragungstestsignal dar, das durch die RKE-Steuervorrichtung in dem Fahrzeug übertragen wird, und der durchgezogene Teil der unteren Spur stellt das HF-Luftübertragungstestsignal dar, das durch den Anhänger übertragen wird. Der gepunktete Teil der oberen Spur stellt das Anhängersignal dar, das bei der RKE-Steuervorrichtung in dem Fahrzeug empfangen wird, und der gepunktete Teil der unteren Spur stellt das Fahrzeugsignal dar, das bei dem Anhänger empfangen wird.
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Der Prozess, wie er in 3 gezeigt ist, schreitet wie folgt voran:
- • Auf der Fahrzeugseite überträgt die RKE-Steuervorrichtung bestimmte Bits (zwei, in dem in der Figur gezeigten Beispiel) per Hochfrequenz.
- • Es erfordert einen Zeitraum „ta” für das Signal, sich durch die Luft oder/und andere Vorrichtungen zu dem Anhänger von dem Fahrzeug aus fortzubewegen.
- • Der Anhänger empfängt das Signal. Die Anstiegskante des ersten Bits des Signals löst eine Zeitsteuervorrichtung (Zeitzähleinrichtung) innerhalb der Anhängersteuervorrichtung aus.
- • Nach einer Zeitzähldauer „df” (die Antwortverzögerung beim Anhänger), sendet der Anhänger ein Antwort-HF-Signal zurück zum Fahrzeug. Der Anhänger hält den gemessenen Wert von df zur Verwendung in einem nachfolgenden Schritt zurück.
- • Es erfordert wiederum einen Zeitraum „ta” für das Signal, sich durch die Luft oder/und andere Vorrichtungen zum Fahrzeug von dem Anhänger aus fortzubewegen.
- • Der RKE-Empfänger in dem Fahrzeug empfängt die HF-Antwort. Die Anstiegskante des ersten Bits des Antwortsignals löst eine Zeitsteuervorrichtung (Zeitzähleinrichtung) innerhalb der Fahrzeug-RKE-Steuervorrichtung aus.
- • Nach einer Zeit dv auf Seiten des Fahrzeugs (der Antwortverzögerung bei dem Fahrzeug) sendet das Fahrzeug ein HF-Signal zurück zu dem Anhänger. Das Fahrzeug hält den gemessenen Wert von dv zur Verwendung in der Berechnung der Luftübertragungszeit zurück.
- • Der obige Prozess wiederholt sich „n” Male.
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Beim Abschluss des n-ten Kommunikationswechsels, wird sich die Gesamtfortbewegungszeit T1, wie sie durch die RKE-Steuervorrichtung gemessen wird, zu Folgendem aufaddieren: T1 = 2·n·ta + n·df + (n – 1)·dv (1)
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Bei dem Fahrzeug wird diese Fortbewegungszeit T1 durch eine Zeitsteuervorrichtung bzw. einen Timer in oder in Verbindung mit einem Mikrocomputer in der RKE-Steuervorrichtung gemessen. Die Verzögerung bei dem Fahrzeug, dv, ist bekannt, da die gleiche Fahrzeugtaktmessvorrichtung zur Messung des Intervalls verwendet wird, wie für die Messung des T1-Intervalls. Die Verzögerung bei dem Anhänger, df, ist jedoch nicht bekannt, da die Taktmessvorrichtung bei dem Anhänger nicht gut mit der Taktmessvorrichtung bei dem Fahrzeug synchronisiert sein kann und daher schneller oder langsamer als die Taktmessvorrichtung bei dem Fahrzeug sein kann. Um die Luftübertragungszeit (2·n·ta) mit relativ hoher Genauigkeit zu berechnen, ist es erwünscht, die Dauer von df in den Fahrzeugtaktmessvorrichtungszyklen zu kennen.
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Um die Dauer der Anhängerverzögerung df zu bestimmen, wird die Anhängerverzögerung df zunächst mit einem bekannten Vielfachen „x” der gemessenen Verzögerung df erhöht, und dann wird der Testschleifenprozess wiederholt. Mit anderen Worten wird der Testprozess einmal unter Verwendung der inhärenten Anhängerverzögerung df ausführt, und der Testprozess wird dann ein zweites Mal mit der Anhängerverzögerung ausgeführt, die gezielt bei dem Anhänger auf df·x erhöht ist. Der erste Prozess wird eine Gesamtprozesszeit von T1, wie oben identifiziert, liefern. Der zweite Prozess wird eine Gesamtprozesszeit von T2 liefern: T2 = 2·n·ta + n·df·x + (n – 1)·dv (2)
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Durch Subtrahieren der Gleichung (2) von (1), erhält man: T2 – T1 = ΔT = n·df·(x – 1) (3) und damit n·df = ΔT/(x – 1) (4)
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Man kann das Ergebnis (4) zurück in Gleichung (1) einsetzen, um ein Ergebnis zu erhalten, das unabhängig von df ist: T1 = 2·n·ta + ΔT/(x – 1) + (n – 1)·dv (5)
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Bei n Kommunikationswechseln beträgt die Sendezeit daher: Luftübertragungszeit = 2·n·ta = T1 – ΔT/(x – 1) – (n – 1)·dv (6)
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Sämtliche Zahlen auf der rechten Seite der Gleichung sind entweder Intervalle, die durch die gleiche Taktmessvorrichtung der Fahrzeug-RKE-Steuervorrichtung gezählt werden, oder einfach vordefinierte Zahlen (x). Folglich kann die Mikrosteuervorrichtung, die mit der RKE-Steuervorrichtung bei dem Fahrzeug assoziiert ist, die Luftübertragungszeit (2·n·ta) mit der Gleichung (6) berechnen. Die gemessene Luftübertragungszeit wird direkt abhängig von der Entfernung zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug sein, und wird folglich die Intervention durch Diebe detektieren.
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4 zeigt den Unterschied zwischen den Luftübertragungszeiten die für den normalen Betrieb und den Weiterleitungsbetrieb durch Diebe gemessen werden. Die Entfernung zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug wird auf der horizontalen Achse dargestellt und die resultierende Luftübertragungszeit in Mikrosekunden (μs) ist auf der vertikalen Achse dargestellt. Die Luftübertragungszeit ist eine lineare Funktion der Entfernung, die den Anhänger und das Fahrzeug trennt. Das Diagramm nimmt an, dass 50 Kommunikationswechsel eingesetzt werden. In der Figur beträgt die Luftübertragungszeit für den „normalen Betrieb” (Anhänger benachbart zu Fahrzeug; keine Diebe) einen Bruchteil einer Mikrosekunde (μs), wobei die Luftübertragungszeit ungefähr 10 μs beträgt, wenn sich der Anhänger 30 Meter entfernt befindet. (Die Entfernung von 30 Metern ist lediglich ein Beispiel einer möglichen Entfernung, bei der sich ein Zwei-Diebes-Szenario abspielen kann.) Die tatsächliche Luftübertragungszeit, 10 μs, obwohl sie viel größer als eine Einzelstreckenzeit ist, ist immer noch recht klein. Die Luftübertragungszeit wird einen kleinen Bruchteil der gesamt gemessenen T1 oder T2 sein, da die Verzögerungen bei dem Fahrzeug und dem Anhänger viel größer sind. Wenn die Verzögerungszeiten bei dem Fahrzeug und dem Anhänger beispielsweise beide 200 μs entsprechen, dann würde die Gesamtsumme dieser Verzögerungszeiten bei 50 Kommunikationswechseln ungefähr 200·2·50 = 20 ms betragen. Das Verhältnis der Luftübertragungszeit (Airtime bzw. Sendezeit) zu der insgesamt gemessenen Zeit (T1 oder T2) ist folglich 10 μs/20 ms oder ungefähr 500 ppm. Man kann die Kalibrierung zwischen den Taktmessvorrichtungen des Anhängers und des Fahrzeugs innerhalb von 1/10 der obigen Zahl halten: 1/500 = 50 ppm. Mit dieser Kalibrierung wird der restliche Taktmessvorrichtungsunterschied nicht wesentlich die Sendezeitbestimmung beeinflussen.
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Die normale Luftübertragungs- bzw. Sendezeit, die sich ergibt, wenn sich der Fahrer benachbart zu dem Fahrzeug befindet, wird in dem Speicher innerhalb der Mikrosteuervorrichtung gespeichert, die mit der RKE-Steuervorrichtung beim Fahrzeug assoziiert ist. Wenn die berechnete Sendezeit die gespeicherte Sendezeit um mehr als einen voreingestellten Betrag übersteigt, dann wird die Zugangsanfrage ignoriert, selbst wenn das Anhängerdatagramm geeignete Codes und Verschlüsselung enthält.
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In dem obigen Prozess wird die Verzögerung bei dem Anhänger aus der Messung ausgeklammert, indem der Luftübertragungstest zwei Mal mit unterschiedlichen Anhängerverzögerungen df ausgeführt wird. Das Erfordernis für einen zweiten Luftübertragungszeittest kann umgangen werden, wenn der Anhänger so ausgelegt ist, dass die Anhängerverzögerung df in präziser Weise bei der Fahrzeug-RKE-Steuervorrichtung ohne ein Durchlaufen des zweiten Tests geschätzt werden kann. Beispielsweise können die Anhängertaktmessvorrichtung und die Verzögerungszeit df auf die Fahrzeugtaktmessvorrichtung in der Fabrik während der ursprünglichen Herstellung kalibriert werden, oder stattdessen können die Anhängertaktmessvorrichtung und die Verzögerungszeit df charakterisiert oder modelliert werden und die Charakterisierung oder Modellierung werden in der Fahrzeug-RKE-Steuervorrichtung gespeichert und anschließend verwendet, um die Luftübertragungszeitmessungen anzupassen.
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Das Speichern der Information in der RKE-Steuervorrichtung kann später erfolgen, wenn der Anhänger mit der Fahrzeug-RKE-Steuervorrichtung abgeglichen wird. D. h. der Anhänger und die RKE-Steuervorrichtung können so programmiert werden, dass wenn der Anhänger mit einer spezifischen Fahrzeug-RKE-Steuervorrichtung gekoppelt wird, die Charakterisierungsdaten über eine HF-Verbindung auf die RKE-Steuervorrichtung heruntergeladen werden können, und dann in der Steuervorrichtung zur späteren Verwendung bei der Bestimmung des Werts von df gespeichert werden können. Derartige Verfahren werden die Verarbeitungszeit des Frequenzausschlusses verringern.
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In jedem Fall können bekannte Techniken angewendet werden (z. B. Temperaturkompensation), um dabei zu helfen, dass die Taktrate relativ stabil über die Zeit hinweg gehalten wird, oder ein Taktmessvorrichtungsaufbau kann verwendet werden, der inhärent stabil ist.
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In dem Fahrzeug wird die präzise Messung der Fahrzeugverzögerungszeit dv von derartigen Dingen abhängen, wie den Hardware-Schaltzeiten, den Antwortzeiten und den Anstiegskantenmessungen. Diese Elemente könnten kalibriert und in eine Nachschlagtabelle (vs. Temperatur), wenn erforderlich, eingebaut werden. Die meisten Fehler werden jedoch von Zeit zu Zeit in einer Gauß'schen Weise variieren und werden folglich aufgrund der Verwendung mehrere Kommunikationswechsel selbstgefiltert werden. In jedem Fall wird der Messprozess der Luftübertragungszeit einen Taktzählvorrichtung mit hoher Frequenz erfordern, da die Berechnungen auf der Zählanzahl auf Seiten der Zähleinrichtung des Fahrzeugs basieren. Die meisten Taktvorrichtungsfehler werden sich über die Messzeit hinweg ebenfalls ausgleichen.
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Andere Techniken können verwendet werden, um die Sicherheit des Systems zu erhöhen. Beim Fahrzeug wird die Anzahl des Ziehens am Türgriff, die ohne eine korrekte Antwort zulässig ist, beschränkt sein, um die Möglichkeit eines Diebes zu einzuschränken, mehrere Versuche zu nutzen, um das passive RKE-Sicherheitssystem zu überwinden.
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Ebenfalls können zwei Leistungspegel bei dem Anhänger für die HF-Übertragungen während dem Luftübertragungstestprozess verwendet werden. Der Anhänger wird in einigen Kommunikationszyken bzw. -wechseln während dem Test mit hoher Leistung übertragen, und wird in anderen Kommunikationszyklen mit niedriger Leistung übertragen. Die Sequenz der Leistungspegel wird wiederum verschlüsselt (wird nur dem gekoppelten Anhänger und der Fahrzeug-RKE-Steuervorrichtung bekannt sein), um zu verhindern, dass ein Dieb die Luftübertragungstestantwort des Besitzers fingiert, ohne dass diese durch den Anhänger des Besitzers geht. Wenn die korrekte Sequenz der Leistungspegel in dem Luftübertragungstestprozess nicht detektiert wird, wird die RKE-Steuervorrichtung die Zugangsanfrage zurückweisen und den Zugang zu dem Fahrzeug verweigern.
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Zusätzlich zum Vorsehen einer zusätzlichen Authentifizierung des Testprozesses wird diese Verwendung von zwei Leistungspegeln die beiden Diebe zwingen durch eine relativ große Entfernung getrennt zu sein. Die Vorrichtung, die von dem ersten Dieb getragen wird, nahe dem Fahrzeug, wird imstande sein müssen, die eingesetzten Leistungspegel zu imitieren, und folglich muss diese Vorrichtung imstande sein, Hochleistungsübertragungen vorzunehmen. Die Vorrichtung, die von dem zweiten Dieb getragen wird, nahe dem Besitzer, muss Übertragungen mit niedrigem Leistungspegel „abhören”, um sicherzustellen, dass es keine Zyklen bzw. Kommunikationswechsel des Tests verpasst. Folglich wird die Vorrichtung eine relativ hohe Empfangsempfindlichkeit aufweisen. Wenn die beiden Vorrichtungen relativ dicht sind (z. B. in der Größenordnung von Hundert Fuß) werden die Hochleistungsübertragungen der ersten Vorrichtung (die für den Empfang durch das Fahrzeug gedacht sind) fälschlicherweise von der zweiten Vorrichtung aufgrund ihrer hohen Empfangsempfindlichkeit empfangen. Die zweite Vorrichtung wird nicht realisieren, dass die Signale von der ersten Vorrichtung anstelle des Anhängers stammen, und folglich wird die zweite Vorrichtung das Signal zurück zur ersten Vorrichtung senden. Eine Rückkopplungsschleife, die dadurch erzeugt wird, wird die Daten korrumpieren und folglich die Tätigkeiten der Diebe stören. Die Einsatzentfernung der Diebe (Entfernung zwischen den zwei Vorrichtungen) muss relativ groß sein, um diese Selbstkopplung zu vermeiden. Wenn die Diebe über eine relativ lange Entfernung getrennt sind, wird sich jedoch die Luftübertragungszeit demgemäß erhöhen und die Detektion der Täuschung wird vereinfacht.
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Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute des Gebiets Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt werden.
