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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung in einem Fahrzeug.
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Schlüssellose Fahrzeug-Zugangs- und Startsysteme wie beispielsweise das Passive Start Entry (PASE) System sind automatische Systeme, um ein Fahrzeug ohne aktive Benutzung eines Autoschlüssels zu entriegeln und durch das bloße Betätigen des Startknopfes zu starten. Ermöglicht wird das durch einen elektronischen Schlüssel mit Chip, den der Fahrzeuglenker mit sich führt. Periodisch wird vom Fahrzeug über mindestens eine am Fahrzeug befindliche Antenne ein mittels einer ersten Codiertabelle codiertes Anfragesignal ausgesendet. Das System geht darauf in einen Empfangsmodus und wartet auf Bestätigung. Ist ein mit einem Transponder ausgestatteter Schlüssel in Reichweite, empfängt dieser das Signal, decodiert es und sendet es unter Verwendung einer zweiten Codiertabelle mit einer neuen Codierung wieder aus. Das Antwortsignal wird im Fahrzeug decodiert. Da das Fahrzeug beide Codiertabellen kennt, kann es die eigene ursprüngliche Aussendung mit dem gerade empfangenen Antwortsignal vergleichen und bei Übereinstimmung den Zugang gewähren. Gibt es innerhalb einer definierten Zeit keine korrekte Antwort, passiert nichts und das System schaltet wieder auf Standby. Der Motorstartvorgang entspricht im Wesentlichen dem der Zugangskontrolle, nur dass hier der Motorstartknopf zu betätigten ist. Befindet sich der Schlüssel mit dem Transponder außerhalb einer bestimmten Reichweite, verriegelt sich das Fahrzeug in der Regel automatisch.
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Da die Übertragung zwischen Fahrzeug und Schlüssel per Funk realisiert wird, können die Signale von Dritten gemessen, gestört oder anderweitig verwendet werden. So kann zum Beispiel unter Verwendung von zwei Geräten, von denen sich eines in der Nähe des Fahrzeuges und das andere in der Nähe des Schlüssels befindet, eine größere Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem Schlüssel des Nutzers überbrückt werden, indem die Funkstrecke des verwendeten LF(Low Frequency)- oder HF(High Frequency)-Kommunikationskanals verlängert wird. Auf diese Weise kann ein Fahrzeug geöffnet und gestartet werden, obwohl sich der Schlüssel nicht innerhalb der notwendigen Reichweite befindet.
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Um derartige Angriffe zu vermeiden ist es bekannt, die Laufzeit von der Aussendung des Anfragesignals an den Schlüssel bis zum Empfang des Antwortsignals vom Schlüssel zu messen. Übersteigt die Laufzeit einen vorgegebenen Wert, wird dies als ein unerlaubter Angriff gewertet und das Fahrzeug bleibt verschlossen. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 089 794 B4 bekannt.
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Die Messung der Laufzeit von HF-Signalen ist dabei meist recht genau. Da die Reichweite von HF-Signalen von Haus relativ groß ist, werden die Funkstrecken von HF-Kommunikationskanälen jedoch nicht oder nur selten im Rahmen eines Angriffes verlängert, so dass hier auch bei einem Angriff keine längeren Laufzeiten gemessen werden. Die Messung der Laufzeit von LF-Signalen, deren Reichweite im Rahmen eines Angriffes häufiger verlängert wird, ist im Allgemeinen jedoch nur umständlich zu realisieren und kann Fehler aufweisen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welchen ein Angriff durch Verlängerung der Funkstrecke eines LF-Kommunikationskanals sicher erkannt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Es wird ein Verfahren zur Zugangs- und Startverifizierung eines Fahrzeugs offenbart, bei dem ein niederfrequentes Signal und ein hochfrequentes Signal von dem Fahrzeug ausgesendet werden. Eine Transpondereinheit empfängt das niederfrequente Signal zu einem ersten Zeitpunkt und das hochfrequente Signal zu einem zweiten Zeitpunkt. Ein Unterschied des ersten Empfangszeitpunkts des niederfrequenten Signals und des zweiten Empfangszeitpunkts des hochfrequenten Signals wird bestimmt, wobei ein Öffnen oder Starten des Fahrzeugs unterbunden wird, wenn eine Abweichung des ersten Empfangszeitpunktes von dem zweiten Empfangszeitpunkt mehr als einen vorgegebenen Betrag beträgt. Auf diese Weise ist es möglich, ohne eine Laufzeitmessung der einzelnen Signale vornehmen zu müssen, einen Angriff, bei welchem die Funkstrecke des niederfrequenten Signals verlängert wird, zu erkennen.
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Das niederfrequente Signal und das hochfrequente Signal können im Wesentlichen gleichzeitig von dem Fahrzeug ausgesendet werden. Es ist jedoch auch möglich, das niederfrequente Signal und das hochfrequente Signal mit einem bekannten zeitlichen Versatz von dem Fahrzeug auszusenden. Dieser zeitliche Versatz wird bei dem Vergleich der Empfangszeitpunkte dann entsprechend berücksichtigt, damit dieser nicht fälschlicherweise als Angriff gewertet wird.
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Ein hochfrequentes Antwortsignal kann von der Transpondereinheit ausgesendet werden, wobei das Antwortsignal eine Information über den ersten Empfangszeitpunkt und den zweiten Empfangszeitpunkt aufweist. Im Fahrzeug wird dann der erste Empfangszeitpunkt mit dem zweiten Empfangszeitpunkt verglichen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, in der Transpondereinheit im Fahrzeugschlüssel eine entsprechende Auswerteelektronik vorzusehen.
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Es ist jedoch alternativ auch möglich, den ersten Empfangszeitpunkt mit dem zweiten Empfangszeitpunkt in der Transpondereinheit zu vergleichen. Die Transpondereinheit kann dann, wenn der erste Empfangszeitpunkt und der zweite Empfangszeitpunkt um wenigstens einen vorgegebenen Betrag voneinander abweichen, kein hochfrequentes Antwortsignal aussenden. Empfängt die Sendeeinrichtung im Fahrzeug innerhalb eines bestimmten Zeitraumes nach Aussendung der Anfragesignale kein Antwortsignal, so bleibt das Fahrzeug verschlossen und kann nicht gestartet werden.
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Die Transpondereinheit kann jedoch auch, wenn der erste Empfangszeitpunkt und der zweite Empfangszeitpunkt um wenigstens einen vorgegebenen Betrag voneinander abweichen, ein Fehlersignal aussenden. Das Fehlersignal kann eine Information über eine Abweichung des ersten Empfangszeitpunktes von dem zweiten Empfangszeitpunkt aufweisen. Auf diese Weise bleibt das Fahrzeug verschlossen und kann nicht gestartet werden, da das Fahrzeug über einen möglichen Angriff informiert wird. Im Fahrzeug können diese Informationen beispielsweise dokumentiert werden.
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Neben einem Vergleich der Empfangszeitpunkte kann auch eine Gesamtübertragungsdauer vom Aussenden des niederfrequenten Signals von dem Fahrzeug bis zum Empfang eines Antwortsignals im Fahrzeug bestimmt werden. Ein Öffnen oder Starten des Fahrzeugs kann unterbunden werden, wenn die Gesamtübertragungsdauer länger ist als eine vorgegebene Zeitdauer.
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In manchen Fällen wird bei einem Angriff nicht nur die Funkstrecke des niederfrequenten Signals, sondern auch die Funkstrecke des hochfrequenten Signals verlängert. In einem solchen Fall kann ein Versatz zwischen den Empfangszeitpunkten nicht festgestellt werden. Eine zusätzliche Betrachtung der Gesamtübertragungsdauer bietet eine zusätzliche Sicherheit, einen Angriff zu erkennen.
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Es wird weiterhin eine Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung eines Fahrzeugs offenbart. Eine Vorrichtung zur Zugangs- und Startverifizierung eines Fahrzeuges weist eine im Fahrzeug angeordnete Sendeeinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, ein niederfrequentes Signal und ein hochfrequentes Signal auszusenden. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Transpondereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, das von der Sendeeinrichtung ausgesendete niederfrequente Signal zu einem ersten Empfangszeitpunkt und das von der Sendeeinrichtung ausgesendete hochfrequente Signal zu einem zweiten Empfangszeitpunkt zu empfangen. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Unterschied des Empfangszeitpunkts des niederfrequenten Signals und des Empfangszeitpunkts des hochfrequenten Signals zu bestimmen, und ein Öffnen oder Starten des Fahrzeugs zu unterbinden, wenn eine Abweichung des ersten Empfangszeitpunkts von dem zweiten Empfangszeitpunkt mehr als einen vorgegebenen Betrag beträgt.
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Die Transpondereinheit kann dazu ausgebildet sein, ein hochfrequentes Antwortsignal auszusenden, wobei das Antwortsignal eine Information über den ersten Empfangszeitpunkt und den zweiten Empfangszeitpunkt aufweist und das Fahrzeug dazu ausgebildet ist, den ersten Empfangszeitpunkt mit dem zweiten Empfangszeitpunkt zu vergleichen.
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Alternativ kann die Transpondereinheit dazu ausgebildet sein, den ersten Empfangszeitpunkt mit dem zweiten Empfangszeitpunkt zu vergleichen, und, wenn der erste Empfangszeitpunkt und der zweite Empfangszeitpunkt um wenigstens einen vorgegebenen Wert voneinander abweichen, kein hochfrequentes Antwortsignal auszusenden.
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Die Transpondereinheit kann auch dazu ausgebildet sein, den ersten Empfangszeitpunkt mit dem zweiten Empfangszeitpunkt zu vergleichen, und, wenn der erste Empfangszeitpunkt und der zweite Empfangszeitpunkt um wenigstens einen vorgegebenen Wert voneinander abweichen, ein Fehlersignal auszusenden, wobei das Fehlersignal eine Information über eine Abweichung des ersten Empfangszeitpunkts von dem zweiten Empfangszeitpunkt aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
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1 in einer skizzenhaften Darstellung das Prinzip eines schlüssellosen Fahrzeug-Zugangs- und Startsystems,
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2 in einer skizzenhaften Darstellung das Prinzip eines Angriffs auf ein schlüsselloses Fahrzeug-Zugangs- und Startsystem,
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3 in einem Zeitdiagramm schematisch das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall, dass kein Angriff stattfindet, und
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4 in einem Zeitdiagramm schematisch das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall, dass ein Angriff stattfindet.
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1 zeigt in schematischer Darstellung das Prinzip eines schlüssellosen Fahrzeug-Zugangs- und Startsystems. In dem Fahrzeug 1 ist eine Sendeeinrichtung 2 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, Signale auszusenden. Dies sind beispielsweise elektromagnetische Signale im LF(Low Frequency)- oder HF(High Frequency)-Bereich. Diese Signale werden von einer Transpondereinheit 3 empfangen, wenn diese sich in der Nähe des Fahrzeugs 1 befindet, und anschließend ausgewertet und/oder weiter verarbeitet. Im Anschluss an die Auswertung und/oder Weiterverarbeitung in der Transpondereinheit 3 können entsprechende Antwortsignale wieder an die Sendeeinrichtung 2 zurückgesendet werden. Die Antwortsignale werden beispielsweise im UHF-Frequenzband gesendet und können im Fahrzeug 1 von einer, in der Zeichnung nicht dargestellten, Auswerteeinheit ausgewertet werden. Die Transpondereinheit 3 kann beispielsweise in einem Fahrzeugschlüssel angeordnet sein, welchen der Fahrer des Fahrzeugs 1 mit sich führt.
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Zum Empfangen der von der Sendeeinrichtung 2 gesendeten Signale muss sich die Transpondereinheit 3 innerhalb eines bestimmten Radius um das Fahrzeug 1 befinden, da Signale im LF- und HF-Bereich nur eine begrenzte Reichweite haben. Dieser Radius kann zum Beispiel 10 Meter betragen. Das Senden eines Antwortsignals von der Transpondereinheit 3 an die Sendeeinrichtung 2 oder an eine Auswerteeinheit im Fahrzeug 1 kann über eine größere Entfernung erfolgen, wenn die Antwortsignale im UHF-Frequenzband liegen, da diese eine größere Reichweite haben. Der Abstand der Transpondereinheit 3 von der Sendeeinrichtung 2 wird in 1 mit a bezeichnet.
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Die Sendeeinrichtung 2 kann kontinuierlich Signale aussenden oder nur auf ein bestimmtes Ereignis hin. Ein solches Ereignis kann beispielsweise das Berühren oder Betätigen eines Türgriffes sein. Sendet die Transpondereinheit 3 daraufhin ein korrektes Antwortsignal, wird das Fahrzeug 1 entriegelt oder, wenn der Start-Knopf betätigt wird, gestartet.
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2 zeigt in schematischer Darstellung das Prinzip eines Angriffes auf ein schlüsselloses Fahrzeug-Zugangs- und Startsystem durch Verlängerung der Funkstrecke eines Kommunikationskanals. Der Schlüssel mit der Transpondereinheit 3 befindet sich in der in 2 gezeigten Darstellung außerhalb der Reichweite, der von der Sendeeinrichtung 2 gesendeten Anfragesignale. Innerhalb des zum Empfangen der Signale notwendigen Radius befindet sich in der Nähe des Fahrzeugs 1 jedoch ein erstes Gerät 4, welches eine Antenne aufweist. Der Abstand des ersten Geräts 4 zu der Sendeeinrichtung 2 im Fahrzeug 1 wird mit b bezeichnet. Innerhalb der Reichweite der Transpondereinheit 3 ist ein zweites Gerät 5 angeordnet, welches ebenfalls eine Antenne aufweist. Der Abstand des zweiten Geräts 5 zum ersten Gerät 4 wird mit c, der Abstand des zweiten Geräts 5 zur Transpondereinheit 3 wird mit d bezeichnet.
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Das erste Gerät 4 in der Nähe des Fahrzeugs 1 empfängt die Signale, die von der Sendeeinrichtung 2 ausgesendet werden, und sendet diese an das zweite Gerät 5 weiter. Von dem zweiten Gerät 5 wird das Signal wiederum an die Transpondereinheit 3 gesendet. Um die Signale über eine Distanz c zwischen dem ersten und zweiten Gerät 4, 5, die meist deutlich größer ist als die normale Reichweite der LF- oder HF-Signale, übertragen zu können, sind in den Geräten 4, 5 z.B. Verstärker und Sendestufen notwendig. Mit dieser Anordnung kann somit eine theoretisch beliebig weite Strecke zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Schlüssel mit der Transpondereinheit 3 überbrückt werden.
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Im Schlüssel wird das Signal von der Transpondereinheit 3 empfangen, ausgewertet und/oder verarbeitet. Das darauf von der Transpondereinheit 3 ausgesendete Antwortsignal kann über dieselbe Anordnung mit dem ersten und zweiten Gerät 4, 5 wieder an das Fahrzeug 1 zurück übertragen werden. Die im Fahrzeug 1 angeordnete Auswerteelektronik detektiert somit zunächst nicht, dass sich der Schlüssel nicht innerhalb der Reichweite befindet. Obwohl der Schlüssel nicht innerhalb der Reichweite ist, kann das Fahrzeug 1 somit trotzdem geöffnet und/oder gestartet werden.
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Um einen derartigen Angriff und ein unbefugtes Öffnen und Starten des Fahrzeugs 1 zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein niederfrequentes Signal LF und ein hochfrequentes Signal HF von der Sendeeinrichtung 2 auszusenden. Dies ist in dem Zeitdiagramm in 3 dargestellt. In 3 steht Tx für Senden (eng. transmit) und Rx für Empfangen (engl. receive). Das niederfrequente Signal LF und das hochfrequente Signal HF können, wie in 3 dargestellt, gleichzeitig zu einem Zeitpunkt t0 gesendet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass eines der beiden Signale LF, HF mit zeitlichem Versatz zu dem anderen Signal gesendet wird. Eine Information über den zeitlichen Versatz kann dann beispielsweise mit dem später gesendeten Signal LF, HF mitgesendet werden.
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In der Transpondereinheit 3 werden die beiden Signale LF, HF empfangen. Das niederfrequente Signal LF wird von der Transpondereinheit 3 zum Zeitpunkt t1 nach Ablauf eines ersten Zeitraumes T1 empfangen. Das hochfrequente Signal HF wird von der Transpondereinheit 3 nach Ablauf eines zweiten Zeitraumes T2 empfangen, welcher in 3 dem ersten Zeitraum T1 entspricht, da kein Angriff auf das System stattfindet. Die Signale HF, LF werden in der Transpondereinheit 3 anschließend verarbeitet und/oder ausgewertet. Sind die Signale HF, LF beispielsweise codiert, so können sie in der Transpondereinheit 3 decodiert werden. Zudem kann in der Transpondereinheit 3 auch der Zeitpunkt des Empfangs des niederfrequenten Signals LF mit dem Zeitpunkt des Empfangs des hochfrequenten Signals HF verglichen werden. Sind die beiden Zeitpunkte identisch oder weichen nur um weniger als einen vorgegebenen Wert voneinander ab, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass kein Angriff auf das System stattgefunden hat.
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Ein möglicher zeitlicher Versatz bei der Aussendung der Signale LF, HF kann dabei entsprechend berücksichtigt werden. Die Transpondereinheit 3 kann dann zu einem Zeitpunkt t2 ein Antwortsignal HFA aussenden, welches zu einem Zeitpunkt t3 von der Sendeeinrichtung 2 im Fahrzeug 1 empfangen wird. Die Transpondereinheit 3 kann das Antwortsignal HFA ebenfalls verschlüsseln. Ist das Antwortsignal HFA korrekt, kann dann das Fahrzeug 1 entriegelt und/oder gestartet werden.
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In 4 ist in einem Zeitdiagramm ein Beispiel für einen Ablauf des Verfahrens dargestellt, wenn ein Angriff auf das System stattfindet. Meist wird nur die Funkstrecke niederfrequenter Signale verlängert, da diese von Haus aus eine geringere Reichweite aufweisen. Werden das niederfrequente Signal LF und das hochfrequente Signal HF wiederum gleichzeitig zum Zeitpunkt t0 ausgesendet und wird die Funkstrecke des niederfrequenten Signals LF verlängert, empfängt die Transpondereinheit 3 das hochfrequente Signal zu einem Zeitpunkt t1 nach Ablauf eines zweiten Zeitraums T2. Das niederfrequente Signal LF empfängt die Transpondereinheit 3 zu einem späteren Zeitpunkt t1‘ nach Ablauf eines ersten Zeitraumes T1. Die Zeitpunkte des Empfangs t1, t1‘ des niederfrequenten Signals LF und des hochfrequenten Signals HF können in der Transpondereinheit 3 miteinander verglichen werden.
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Weicht der Zeitpunkt des Empfangs t1‘ des niederfrequenten Signals LF um mehr als einen vorgegebenen Wert von dem Zeitpunkt des Empfangs t1 des hochfrequenten Signals HF ab, kann dies ein Hinweis auf einen Angriff sein. Dabei kann wiederum ein möglicher zeitlicher Versatz beim Aussenden der Signals LF, HF mit berücksichtigt werden. Die Transpondereinheit 3 kann dann beispielsweise zum Zeitpunkt t2 ein Fehlersignal HFF aussenden, welches zum Zeitpunkt t3 von der Sendeeinrichtung 2 empfangen wird. Empfängt die Sendeeinheit 2 ein solches Fehlersignal HFF, kann das Fahrzeug 1 beispielsweise verschlossen bleiben, da von einem Angriff ausgegangen wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die Transpondereinheit 3 gar kein Signal aussendet, wenn der Zeitpunkt des Empfangs t1‘ des niederfrequenten Signals LF um mehr als einen vorgegebenen Wert von dem Zeitpunkt des Empfangs t1 des hochfrequenten Signals HF abweicht. Empfängt die Sendeeinrichtung 2 gar kein Antwortsignal HFA oder Fehlersignals HFF, so bleibt das Fahrzeug 1 ebenfalls verschlossen.
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In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Vergleich der Dauer der Zeitpunkte des Empfangs t1, t1‘ der Signale LF, HF nicht in der Transpondereinheit 3, sondern im Fahrzeug 1 durchgeführt werden. Die Transpondereinheit 3 kann in diesem Fall beispielsweise ein Antwortsignal HFF aussenden, welches eine Information in Bezug auf den Zeitpunkt des Empfangs t1‘ des niederfrequenten Signals LF und den Zeitpunkt des Empfangs t1 des hochfrequenten Signals HF aufweist. Ergibt der Vergleich im Fahrzeug 1 eine Abweichung des Zeitpunkts des Empfangs t1‘ des niederfrequenten Signals LF um mehr als einen bestimmten Wert von dem Zeitpunkt des Empfangs t1 des hochfrequenten Signals, kann das Fahrzeug 1 verschlossen bleiben.
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Neben einer Abweichung der Empfangszeitpunkte des niederfrequenten Signals LF und des hochfrequenten Signal HF kann in einer weiteren Ausführungsform auch zusätzlich die Gesamtübertragungsdauer Tg betrachtet werden. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, falls nicht nur die Funkstrecke des niederfrequenten Signals LF, sondern auch die Funkstrecke des hochfrequenten Signals HF verlängert wird. In einem solchen Fall kann trotz eines Angriffes kein Unterschied der Empfangszeitpunkte t1, t1‘ festgestellt werden. Um die Gesamtübertragungsdauer Tg zu bestimmen kann der Zeitraum zwischen dem Aussenden der ursprünglichen Signale LF, HF und dem Empfang des Antwortsignals HFA gestimmt werden (t3 – t1). Von diesem Zeitraum kann der Zeitraum abgezogen werden, welcher benötigt wird, um die Signale LF, HF in der Transpondereinheit 3 zu verarbeiten (t2 – t1). Überschreitet die Gesamtübertragungsdauer Tg einen vorgegebenen Wert, so kann von einem Angriff ausgegangen werden und das Fahrzeug 1 verschlossen bleiben. Die Transpondereinheit 3 kann in diesem Fall beispielsweise ein Antwortsignal HFA senden, welches Informationen über die in der Transpondereinheit 3 für die Verarbeitung benötigte Zeit (t2 – t1) aufweist. Diese Zeit kann im Fahrzeug 1 bei der Berechnung der Gesamtübertragungsdauer Tg berücksichtigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Sendeeinrichtung
- 3
- Transpondereinheit
- 4
- erstes Gerät
- 5
- zweites Gerät
- t0
- Aussendezeitpunkt
- t1‘
- erster Empfangszeitpunkt
- t1
- zweiter Empfangszeitpunkt
- T1
- erster Zeitraum
- T2
- zweiter Zeitraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011089794 B4 [0004]
