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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Sichern eines Fahrzeugs.
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Batteriegetriebene Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrräder (sogenannte E-Bikes), erfreuen sich großer Beliebtheit. Auch andere Elektrofahrzeuge haben einen großen Stellenwert im Straßenverkehr erlangt (zum Beispiel elektrische Kleinfahrzeuge oder Off-road-Fahrzeuge).
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Aufgrund des hohen Preises der Elektrofahrzeuge sind diese einem hohen Risiko ausgesetzt, gestohlen zu werden.
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Traditionelle Sicherungsmechanismen, wie Nummernschlösser, die zum Beispiel ein Anschließen der Elektrofahrzeuge an unbewegliche Objekte erlauben, haben den Nachteil, dass diese mitgeführt werden müssen und somit ein erhöhtes Gewicht darstellen. Dadurch reduziert sich die Reichweite der Elektrofahrzeuge. Darüber hinaus ist es nicht möglich, das Elektrofahrzeug zu verfolgen, sobald dieses gestohlen wurde. Ferner ist das Mitführen eines Schlosses unbequem für den Fahrer und die Anschaffung verursacht zusätzliche Kosten.
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Bei Kraftfahrzeugen ist der Diebstahlschutz weitestgehend ausgereift. Bei Kraftfahrzeugen sind Keyless-go-Systeme mit einem elektronischen bartlosen Schlüssel Stand der Technik. Dabei kann der bartlose Schlüssel berührungslos ein Fahrzeug öffnen und verriegeln. Das Kraftfahrzeug kann per Funk zum Start freigegeben werden. Darüber hinaus sind heutige Kraftfahrzeuge mit Alarmsystemen ausgestattet, die ein Alarmsignal auslösen, sobald das Kraftfahrzeug von einem Unberechtigten bewegt wird.
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Bei Kraftfahrzeugen sind auch Lösungen bekannt, bei denen GPS-Positionstracker im Kraftfahrzeug angeordnet sind, die eine Nachverfolgung des Kraftfahrzeugs ermöglichen, wenn dieses gestohlen wurde. Hierzu sind Webseiten vorgesehen, die die Position des Kraftfahrzeugs auf einer Karte visualisieren.
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Für Fahrräder ist von der Firma Velocate ein System bekannt, bei dem ein GPS-Positionstracker in der Rückleuchte eines Fahrrads angeordnet ist. Durch ein Rütteln der Rückleuchte, also z.B. bei einer Bewegung des Fahrrads, wird eine Warnmeldung an einen Benutzer über eine Smartphone-App gesendet. Zur Konfiguration ist dabei eine Bluetooth-Verbindung notwendig.
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Aus der WO 2014 / 205 345 A2 ist ein Fahrrad bekannt, welches über eine Dockingstation am Fahrrad mit einem Smartphone verbunden werden kann. Dabei kann einerseits durch ein Smartphone eine Erkennung einer Berechtigung zum Bewegen durch einen Verwender erkannt werden. Andererseits kann über weitere Sensoren festgestellt werden, ob sich das Fahrrad ohne ein eingestecktes Smartphone bewegt und entsprechend einen Alarm auslösen.
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Aus der US 2016 / 0 055 575 A1 ist ein System für das Verleihen von Fahrrädern, Motorrädern oder Autos bekannt. Dabei wird beschrieben, dass Fahrer von verliehenen Fahrrädern auf Grundlage des zurückgelegten Weges für das geliehene Fahrrad bezahlen müssen
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Aus der US 2010 / 0 245 128 A1 ist eine Parkstation für Fahrräder bekannt. Fahrräder können zur Diebstahlsicherung an einen Pfosten angeschlossen werden. Die Pfosten sind mit einem Computer verbunden, der dazu eingesetzt wird, zu berechnen, wie lange die Fahrräder an den Pfosten angeschlossen sind. Aus der Länge kann ein Preis berechnet werden. Die Fahrräder identifizieren sich mittels eines Codes, der auf einem Chip an dem Fahrradrahmen angebracht ist, sodass dieser beim Anschließen des Fahrrads ausgelesen werden kann.
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Ferner ist aus der
EP 1 304 636 A1 ein System zur Erfassung von bewegbaren Fahrzeugen bekannt, wie zum Beispiel Fahrrädern. Die Fahrräder der
EP 1 304 636 A1 sind hierzu mit GPS Sensoren ausgestattet, über die die Position der Fahrräder bestimmt werden kann. Die Fahrzeit eines Fahrrads kann über die Zeit bestimmt werden, die sich ein Rad dreht.
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Nachteilig an den vorstehend beschriebenen Lösungen ist, dass kontinuierlich gemessen werden muss, ob das Fahrrad bewegt wird. Weiterhin wird eine entsprechende Sensorik benötigt.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile adressieren. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und Verfahren bereitzustellen, das einen geringen Energieverbrauch der verwendeten Komponenten aufweist sowie sicher und anwenderfreundlich ist. Ferner soll eine kompakte Bauweise der einzelnen Komponenten ermöglicht werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein System, umfassend:
- - mindestens einen Server, insbesondere einen Cloud- bzw. Web-Server;
- - mindestens ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, Dreirad oder ein Off-road-Fahrzeug (z.B. Quad, ATV, UTV), mit einer Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung und einer Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung, wobei die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung dazu ausgebildet ist, über mindestens ein Mobilfunknetz mit dem Server zu kommunizieren, wobei die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet ist, Daten an den Server zu übermitteln.
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Dabei verfügt der Server über mindestens eine Zuordnungstabelle, die dem mindestens einen Fahrzeug mindestens ein Endgerät zuordnet, wobei der Server dazu ausgebildet ist,
- a) unter Verwendung der übermittelten Daten des Fahrzeugs festzustellen, ob das Fahrzeug unberechtigt bewegt wird;
- b) im Fall einer unberechtigten Bewegung des Fahrzeugs unter Verwendung der Zuordnungstabelle das zugehörige Endgerät zu ermitteln; und/oder
- c) im Fall der unberechtigten Bewegung eine Warnnachricht an das zugehörige Endgerät zu senden.
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Ein wesentlicher Kern der Erfindung besteht also darin, dass nur auf Grundlage der übermittelten Daten des Fahrzeugs festgestellt wird, ob das Fahrzeug unberechtigt bewegt wird. Dabei ist es in einer Ausführungsform ausreichend, wenn die Daten zum Beispiel angeben, dass die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung mit einer bestimmten Mobilfunkzelle kommuniziert. Die Mobilfunkzelle gibt üblicherweise eine Position grob an. Wenn sich das Fahrzeug mit einer anderen Zelle verbindet, so ist dies ein Indikator dafür, dass das Fahrzeug bewegt wurde. Um festzustellen, ob das Fahrzeug unberechtigt bewegt wurde, verfügt der Server über mindestens eine Zuordnungstabelle. Die Zuordnungstabelle kann eine eindeutige Zuordnung von Fahrzeug zu Endgerät herstellen. Die Zuordnungstabelle stellt dabei eine sehr einfache Möglichkeit dar, zu ermitteln, welches Endgerät eine Warnnachricht erhalten soll. Die Zuordnungstabelle erlaubt Fahrzeug zu Endgerät Beziehungen, die insbesondere 1:1, 1:N oder auch N:M Beziehungstypen umfassen, wobei hier die Min-Max-Notation zur Beschreibung der Beziehungstypen verwendet wird.
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Dadurch, dass lediglich Daten an den Server übermittelt werden müssen, ist eine sehr energiesparsame Umsetzung des Systems möglich. Darüber hinaus erlaubt das vorstehend beschriebene System, dass die Daten zumindest im Wesentlichen auf dem Server verarbeitet werden. Dadurch ist es möglich, dass die Verarbeitungseinrichtung des Fahrzeugs als ein sog. Embedded Prozessor ausgebildet ist, als ein Prozessor, der vergleichsweise wenig Leistungsstark ist und wenig Strom verbraucht. Auch ist es dadurch möglich, das Fahrzeug nur mit wenig Speicher auszustatten. Die Kosten des Fahrzeugs werden dadurch gesenkt.
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In einer Ausführungsform kann das System mindestens ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Smartphone oder ein sog. Wearable, aufweisen.
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In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug eine Positionsbestimmungseinrichtung umfassen, die zum Empfangen von Signalen eines Satellitennavigationssystems und zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs ausgebildet ist. Dabei kann die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein, die Position des Fahrzeugs an den Server zu übermitteln.
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Bei der Positionsbestimmungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen GPS- oder GNSS-Empfänger handeln. Dadurch ist eine sehr genaue Positionsbestimmung des Fahrzeugs möglich. Wenn die Position des Fahrzeugs an den Server übermittelt wird, ist somit eine sehr schnelle Feststellung möglich, ob das Fahrzeug unberechtigt bewegt wird. Somit wird die Zeit verkürzt, die zwischen dem unberechtigten Bewegen des Fahrzeugs und dem Informieren des zugehörigen Endgeräts liegt.
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Das Fahrzeug umfasst mindestens einen über eine Steuerung gesteuerten Elektroantrieb, wobei die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung kommunikativ mit der Steuerung und/oder dem Elektroantrieb verbunden ist, um einen Fahrzustand zu ermitteln. In einer Ausführungsform werden die Daten nur dann an den Server gesandt, wenn das Fahrzeug bewegt wird.
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In der beschriebenen Ausführungsform kann somit das Fahrzeug selbst dazu ausgebildet sein, festzustellen, ob sich das Fahrzeug bewegt oder nicht. Der Server kann in der beschriebenen Ausführungsform feststellen, ob die Bewegung berechtigterweise oder unberechtigterweise ausgeführt wird. Der Rechenaufwand auf dem Server wird also reduziert.
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In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug eine Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung umfassen, die kommunikativ mit einem Endgerät und der Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung verbunden sein kann.
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Bei der Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Bluetooth-Modul handeln, wobei auch andere Technologien denkbar sind, wie z.B. Wireless USB oder 802.11A/B/G/N/AC WLAN. Wenn das Fahrzeug eine Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung aufweist, kann ein Endgerät direkt mit dem Fahrzeug kommunizieren.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerung dazu ausgebildet sein, den Elektroantrieb in Abhängigkeit von Signalen der Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung zu aktivieren.
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Zum Beispiel kann die Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung eine Freigabenachricht empfangen. Dabei kann die Freigabenachricht angeben, dass das Fahrzeug bewegt werden darf. Die Freigabenachricht kann dabei über die Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung empfangen werden, was implizit angibt, dass sich das Endgerät in der Nähe des Fahrzeugs befindet.
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Es ist also möglich, dass mit dem beschriebenen System eine sog. Keyless-Go Funktionalität bereitgestellt wird. Das Endgerät nimmt dabei die Rolle eines Schlüssels ein. Solch eine Funktionalität ist besonders komfortabel für den Fahrer des Fahrzeugs, da er keinen separaten Schlüssel mehr mitführen muss.
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Die Freigabenachricht kann verschlüsselt sein. Zum Beispiel können asymmetrische Verschlüsselungsverfahren eingesetzt werden, die ein Schlüsselpaar verwenden. In einer Ausführungsform kann daher zur Aktivierung des Elektroantriebs die/eine über ein Schlüsselpaar verschlüsselte Freigabenachricht zwischen der Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung und einem/dem Endgerät ausgetauscht werden. In einer Ausführungsform reicht bereits eine erfolgreiche Authentifizierung des Endgeräts aus, um das Fahrzeug zu aktivieren.
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Die Verschlüsselung der Freigabenachricht erhöht die Sicherheit des Systems. Insbesondere ist es somit Dritten nicht möglich, eine Freigabenachricht unberechtigterweise an das Fahrzeug zu senden. Zur Verschlüsselung können gängige Verfahren eingesetzt werden, wie AES, SHA, PGP oder weitere kryptographische Verfahren, die z.B. elliptische Kurven auf endlichen Körpern verwenden.
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In einer Ausführungsform kann ein Schlüssel des Schlüsselpaars komponentenspezifisch sein und mit einem Austausch der Komponente seine Gültigkeit verlieren.
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Komponenten des Fahrzeugs können z.B. eine Batterie, ein Akku, eine Steuerung oder auch ein Elektromotor sein. Der Schlüssel kann dann zumindest teilweise auf Grundlage der verwendeten Komponenten generiert werden. Zum Beispiel könnte die Seriennummer oder Identifikationsnummer einer oder mehrerer Komponenten, z.B. einer Batterie oder eines Akkus, als Salt bei der Generierung eines zufälligen Schlüssels verwendet werden, um die Entropie der Eingabe zu erhöhen. Eine weitere Möglichkeit besteht zum Beispiel darin, die Seriennummern von verschiedenen Komponenten zu kombinieren, um einen Schlüssel des Schlüsselpaares zu generieren. Werden nun Komponenten des Fahrzeugs ausgetauscht, so verliert der Schlüssel seine Gültigkeit.
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Alternativ kann ein Eintrag oder eine Liste vorhanden sein, die verschiedene Komponenten spezifiziert. In diesem Fall kann, z.B. im Zuge des Freigabeverfahrens geprüft werden, ob die vorhandenen Komponenten mit denen, die in der Liste oder dem Eintrag erfasst sind, übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, können bestehende Verknüpfungen („pairings“) und/oder Schlüssel gelöscht bzw. deaktiviert werden.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein unberechtigter Benutzer nicht einfach Komponenten des Fahrzeugs tauschen kann, ohne das Fahrzeug fahruntauglich zu machen. Die Sicherheit wird dadurch weiter erhöht.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein,
- a) in Abhängigkeit von einem/dem Fahrzustand und/oder Signalen von mindestens einem Sensor, insbesondere einem Beschleunigungssensor, einem Bewegungssensor oder einer Positionsbestimmungseinrichtung, zwischen einem Aktivzustand und einem Passivzustand zu wechseln;
- b) im Aktivzustand in kleinen Zeitintervallen, beispielsweise kleiner als 1 Stunde, insbesondere kleiner als 10 Minuten, Daten an den Server zu übermitteln;
- c) im Passivzustand in großen Zeitintervallen, beispielsweise größer als 1 Stunde, insbesondere größer als 2 Stunden, Daten an den Server zu übermitteln, oder im Passivzustand keine Daten an den Server zu übermitteln.
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Wenn sich das Fahrzeug bewegt, so ist es vorteilhaft, wenn Daten an den Server in einer hohen Frequenz gesendet werden. Damit ist es möglich, die Position des Fahrzeugs festzustellen. Wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, so ist es von Vorteil, wenn die Daten nur selten gesendet werden, um Energie zu sparen.
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In einer Ausführungsform kann ein Beschleunigungssensor verwendet werden, um zu erkennen, ob sich das Fahrzeug in einem Aktivzustand oder in einem Passivzustand befindet. Dafür können die Signale des Beschleunigungssensors klassifiziert werden. Denkbar sind Verfahren des maschinellen Lernens, wie zum Beispiel SVM oder neuronale Netze.
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In einer Ausführungsform kann die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein, im Passivzustand einige Komponenten zumindest zeitweise stromlos zu schalten.
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Zum Beispiel kann die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein, die Positionsbestimmungseinrichtung und/oder die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung stromlos zu schalten. Somit wird weiter Strom gespart, wenn sich das Fahrzeug in einem Passivzustand befindet.
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In einer Ausführungsform kann der Server zu mindestens einigen Fahrzeugen Freigabe-Informationen speichern, die angeben, ob das jeweilige Fahrzeug bewegt werden darf, wobei der Server dazu ausgebildet sein kann, unter Verwendung der Freigabe-Informationen des jeweiligen Fahrzeugs festzustellen, ob das Fahrzeug unberechtigt bewegt wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform liegen also sämtliche Informationen auf dem Server, was eine einfache Verwaltung und effiziente Ressourcennutzung ermöglicht.
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In einer Ausführungsform kann der Server dazu ausgebildet sein, die jeweilige Freigabe-Information in Abhängigkeit von Instruktionen, die von dem zugeordneten Endgerät empfangen werden, zu setzen.
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Es ist also grundsätzlich möglich, dass das Endgerät die Freigabe-Informationen auf dem Server setzt. Dadurch kann durch das Endgerät gesteuert werden, ob eine Bewegung des Fahrzeugs berechtigt oder unberechtigt durchgeführt wird. Daraus folgt, dass das Endgerät zur Authentifizierung verwendet werden kann. Es wird also eine Möglichkeit bereitgestellt die vorstehend genannte Keyless-Go Funktionalität, effizient umzusetzen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann mindestens ein Endgerät eine Anwendung aufweisen, die dazu ausgebildet sein kann, mit dem Server zu kommunizieren und/oder vom Server bereitgestellte Informationen zu visualisieren, wenn die Anwendung durch das Endgerät ausgeführt wird.
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Auf dem Endgerät kann zum Beispiel eine App ausgeführt werden, die die empfangenen Informationen visualisiert. Bei den Informationen kann es sich zum Beispiel um Positions-Informationen handeln. Somit kann die Position des Fahrzeugs jederzeit zum Beispiel auf einer Karte auf dem Endgerät angezeigt werden. Es wird eine benutzerfreundliche und übersichtliche Lösung bereitgestellt, die intuitiv zu bedienen ist.
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In einer Ausführungsform kann das Gerät bei einem externen Dienstleister angeordnet sein. Bei einem externen Dienstleister kann es sich um private Sicherheitsdienstleister oder staatliche Sicherheitsbehörden, wie die Polizei, handeln. Ferner ist es in einer Ausführungsform möglich, dass das Gerät bei einem Flottenbetreiber angeordnet ist.
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Es ist also möglich, dass bei einer unberechtigten Bewegung des Fahrzeugs unmittelbar Sicherheitsbehörden oder private Dienstleister benachrichtigt werden, sodass diese unmittelbar die Widerbeschaffung des Fahrzeugs einleiten können. Das Abschreckungspotential wird dadurch erhöht, sodass Diebstähle schon im Vorfeld verhindert werden können.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren für ein System, wie es vorstehend beschrieben wurde, und/oder für ein Fahrzeug des vorstehend beschriebenen Systems, umfassend die Schritte:
- a) Übermitteln von Daten, insbesondere Positionsdaten, mittels einer Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung an einen Server;
- b) Feststellen unter Verwendung der übermittelten Daten des Fahrzeugs, ob das Fahrzeug unberechtigt bewegt wird;
- c) Ermitteln unter Verwendung einer Zuordnungstabelle eines zugehörigen Endgeräts im Fall einer unberechtigten Bewegung des Fahrzeugs;
- d) Senden einer Warnnachricht an das zugehörige Endgerät im Fall der unberechtigten Bewegung.
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Es ergeben sich ähnliche oder identische Vorteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem System beschrieben wurden.
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In einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt umfassen, in dem ein Signalgeber aktiviert werden kann, im Fall der unberechtigten Bewegung. Beispielsweise kann eine Hupe aktiviert werden, so dass in der Nähe stehende Passanten bei einer unberechtigten Bewegung des Fahrzeugs alarmiert werden.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen computerlesbaren Speicher mit Instruktionen zur Implementierung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn diese ausgeführt werden.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein System, umfassend:
- - mindestens ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, Dreirad oder ein Off-road-Fahrzeug (z.B. Quad, ATV, UTV), umfassend eine Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung sowie eine Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung, wobei das Fahrzeug einen von einer Steuerung gesteuerten Elektroantrieb umfasst, und wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Elektroantrieb in Abhängigkeit von Signalen, insbesondere einer Freigabenachricht, der Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung zu aktivieren;
- - mindestens ein Endgerät, insbesondere ein Smartphone, das dazu ausgebildet ist, mit dem Fahrzeug über eine Funkverbindung zu kommunizieren, wobei zur Aktivierung des Elektroantriebs eine/die über ein Schlüsselpaar verschlüsselte Freigabenachricht zwischen der Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung und dem Endgerät ausgetauscht wird.
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Dabei ist ein Schlüssel des Schlüsselpaars komponentenspezifisch, insbesondere Hardware-ID-basiert, und verliert mit einem Austausch der Komponenten seine Gültigkeit.
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Es ergeben sich ähnliche oder identische Vorteile, wie sie bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem System beschrieben wurden.
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In einer Ausführungsform kann die Funkverbindung eine Bluetooth-Verbindung sein.
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In einer Ausführungsform kann die Freigabenachricht automatisch bei Unterschreiten eines Mindestabstandes des Endgeräts zum Fahrzeug übermittelt werden.
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Eine automatische Verbindungsherstellung hat den Vorteil, dass der Fahrer des Fahrzeugs keine manuellen Schritte unternehmen muss. Dies stellt eine sehr komfortable Lösung dar.
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In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug eine Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet sein kann, Daten an ein Mobilfunknetz zu senden und von diesem zu empfangen, wobei die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung ferner dazu ausgebildet sein kann, Daten zu empfangen, die einen Schlüssel umfassen, wobei die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein kann, den Schlüssel zum Entschlüsseln der Freigabenachricht auf Grundlage des empfangenen Schlüssels zu aktualisieren.
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Es ist von Vorteil, wenn die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung Daten empfangen kann, die einen Schlüssel umfasse. Die empfangenen Daten können genutzt werden, um eine Aktualisierung des Schlüssels durchzuführen. Wenn z.B. der Fahrer des Fahrzeugs seinen Schlüssel verliert oder vergisst, so kann von dem Hersteller des Fahrzeugs ein neuer Schlüssel bereitgestellt werden, der evtl. verschlüsselt, an das Fahrzeug übertragen werden kann.
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In einer Ausführungsform kann das Endgerät einen biometrischen Sensor, insbesondere einen Fingerabdruck-Scanner oder einen Iris-Scanner umfassen, wobei das Endgerät dazu ausgebildet sein kann, unter Verwendung von vom biometrischen Sensor erfassten Daten den Schlüssel des Schlüsselpaars zu erzeugen, mit dem die Freigabenachricht verschlüsselt werden kann.
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Der Schlüssel zum Verschlüsseln der Freigabenachricht kann auch zusätzlichen auf Grundlage von biometrischen Daten des Fahrers erstellt werden. Somit ist eine Kopplung des Schlüssels an den Fahrer und an das Fahrzeug sicher gestellt.
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In einer Ausführungsform kann das Senden einer/der Freigabenachricht automatisch durchgeführt werden, wenn festgestellt wird, dass sich das Endgerät in einem Empfangsbereich des Fahrzeugs, insbesondere im Abstand von 2 Metern vom Fahrzeug, bevorzugt 1 Meter entfernt, befindet.
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In einer Ausführungsform kann ein/das Feststellen, ob sich das Endgerät im Empfangsbereich des Fahrzeugs befindet, auf Basis der Signalstärke der Funkverbindung und/oder auf Basis von Signallaufzeiten durchgeführt werden.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, Dreirad oder ein Off-road-Fahrzeug (z.B. Quad, ATV, UTV), umfassend:
- - eine Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung;
- - einen von einer Steuerung gesteuerten Elektroantrieb, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Elektroantrieb in Abhängigkeit von Signalen, insbesondere einer Freigabenachricht, der Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung zu aktivieren und wobei zur Aktivierung des Elektroantriebs eine über ein Schlüsselpaar verschlüsselte Freigabenachricht von der Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung empfangen wird.
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Dabei ist ein Schlüssel des Schlüsselpaars komponentenspezifisch, insbesondere Hardware-ID basiert ist und verliert mit einem Austausch der Komponente seine Gültigkeit.
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Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend wird die Erfindung mittels mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Alarmsystems;
- 2 eine schematische Ansicht eines Fahrrads;
- 3 eine schematische Ansicht eines Servers;
- 4 eine schematische Ansicht einer Zuordnungstabelle;
- 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Warnung eines Fahrer eines Fahrzeugs;
- 6 eine schematische Darstellung der Verwendung einer Keyless-Go Funktionalität;
- 7 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugakkus;
- 8 eine schematische Darstellung eines Entsperrvorgangs.
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Im Folgenden werden für gleiche oder gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 1 zur Warnung eines Fahrers. Das System umfasst ein Fahrrad 10, einen Server 30 sowie ein Smartphone 40. Das Smartphone 40 kann zum Beispiel durch einen Fahrer gehalten werden, und eine App ausführen, die in der Lage ist, Warnnachrichten 61 von einem Server 30 zu empfangen. Der Server 30 ist im ersten Ausführungsbeispiel als ein Web-Server ausgebildet, der eine Schnittstelle anbietet, die von der App auf dem Smartphone 40 genutzt werden kann.
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Der Server 30 steht mit einem Mobilfunknetz 2 in kommunikativer Verbindung. Der Server 30 ist also dazu in der Lage, Anrufe entgegenzunehmen oder zum Beispiel SMS-Nachrichten zu empfangen. Darüber hinaus ist der Server 30 in der Lage, über das Mobilfunknetz 2 eine Internetverbindung herzustellen. Dazu kann der Server 30 beispielsweise den UMTS- oder LTE-Standard verwenden. Die Warnmeldung 61 könnte daher auch über das Mobilfunknetz 2 gesendet werden.
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Das Fahrrad 10 sendet Daten 60 an das Mobilfunknetz 2, die durch den Server 30 empfangen werden. Bei den Daten 60 kann es sich beispielsweise um Positionsdaten 60 handeln. Die Positionsdaten 60 können zum Beispiel periodisch gesendet werden, beispielsweise in Zeitabständen von 1 Stunde, 2 Stunden oder auch minütlich.
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Mittels der empfangenen Daten 60 kann der Server 30 ermitteln, ob das Fahrrad 10 bewegt wird oder nicht. Wenn es sich bei den Daten 60 um GPS-Koordinaten handelt, so kann durch den Server 30 einfach ermittelt werden, ob sich die GPS-Koordinaten ändern. Bei den Daten 60 kann es sich aber auch um die Identifikationsnummer einer Mobilfunkzelle handeln. Der Server 30 kann dann feststellen, ob sich die Identifikationsnummer der Mobilfunkzelle ändert. Kommt es zu einer Änderung der Mobilfunkzelle, so liegt eine Bewegung des Fahrrads 10 vor.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Daten 60 dazu benutzt werden, den Pfad des Fahrrads 10 vorherzusagen. Dazu können zum Beispiel Partikelfilter oder rekurrente neuronale Netze verwendet werden. Dabei können historische Positionsdaten als Evidenz verwendet werden, so dass eine zukünftige Position geschätzt werden kann.
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Der Server 30 kann nach der Feststellung, ob das Fahrrad bewegt wird, ermitteln, ob die Bewegung eine berechtigte Bewegung oder eine unberechtigte Bewegung ist. Stellt der Server 30 fest, dass die Bewegung des Fahrrads 10 unberechtigt erfolgt, so sendet er eine Warnmeldung 61 an das Smartphone 40. Die Warnmeldung 61 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel eine SMS. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann es sich bei der Warnmeldung 61 auch um eine Push-Nachricht eines Web-Services handeln.
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Die Warnmeldung 61 enthält zum Beispiel Informationen zu der Position des Fahrrads 10. So kann die Position des Fahrrads 10 auf einer Anzeigeeinrichtung des Smartphones 40 auf einer Karte visualisiert werden. Ferner ist es möglich, dass das Smartphone 40 den Verlauf der vergangenen Bewegung des Fahrrads 10 auf einer Karte darstellt. Somit ist es dem Benutzer des Smartphones 40 jederzeit möglich, zu verfolgen, wohin sich das Fahrrad 10 bewegt. Strafverfolgungsbehörden oder der Benutzer selbst können so das Fahrrad 10 wiederbeschaffen.
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2 zeigt den schematischen Aufbau eines Fahrrads 10 des Systems 1. Das Fahrrad 10 umfasst zumindest eine Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung 11 und eine Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12. Die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, unter Verwendung der Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 Nachrichten über ein Mobilfunknetz 2 an den Server 30 zu senden. Wie vorstehend beschrieben, kann die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 zum Beispiel eine SMS an den Server 30 senden. Das in 2 dargestellte Fahrrad 10 umfasst ferner eine Positionsbestimmungseinrichtung 13. Die Positionsbestimmungseinrichtung 13 kann als GPS-Empfänger ausgebildet sein und ist so in der Lage, die aktuelle Position des Fahrrads 10 zu bestimmen.
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Die ermittelten GPS-Koordinaten können dann über die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 an den Server 30 gesendet werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, dass die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung 11 prüft, ob sich die Position des Fahrrads 10 geändert hat. Eine SMS oder eine andere Nachricht muss nur dann an den Server 30 gesendet werden, wenn sich die Position des Fahrrads 10 verändert. Somit kann ein unnötiges Senden von Nachrichten unterbunden werden.
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In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Fahrrad 10 um ein Elektrofahrrad, welches einen Elektroantrieb 15 aufweist. Der Elektroantrieb 15 wird von einer Batterie 50 mit Strom versorgt und durch eine Steuerung 14 angesteuert. Der Elektroantrieb 15 unterstützt in dem aktuellen Ausführungsbeispiel den Fahrer beim Treten der Pedale. Die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung 11 kann somit auch feststellen, ob das Fahrrad 10 bewegt wird, wenn der Elektroantrieb 15 aktiv ist. In einem Ausführungsbeispiel kann damit auf die Positionsbestimmungseinrichtung 13 verzichtet werden. Eine weitere Möglichkeit zum Feststellen, ob das Fahrrad 10 bewegt wird, ist das Vorsehen eines Beschleunigungssensors 17. Der Beschleunigungssensor 17 kann zum Beispiel als Gyrometer ausgebildet sein. Die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung 11 kann unter Verwendung der vom Beschleunigungssensor 17 erzeugten Daten feststellen, ob eine Bewegung des Fahrrads 10 vorliegt. Es ist also auch ausreichend, nur den Beschleunigungssensor 17 vorzusehen, um eine Bewegung des Fahrrads 10 festzustellen.
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In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 die Rohdaten bzw. von der Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung 11 vorverarbeiteten Daten des Beschleunigungssensors 17, an den Server 30 senden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 dazu ausgebildet, Nachrichten von dem Server 30 zu empfangen. Zum Beispiel, wenn der Server 30 feststellt, dass es sich bei einer Bewegung des Fahrrads 10 um eine unberechtigte Bewegung handelt, kann der Server 30 eine Nachricht an die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 senden. Die Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung 11 kann in Reaktion auf das Empfangen der Nachricht eine an dem Fahrrad 10 angeordnete Hupe 19 aktivieren. Dadurch werden beistehende Passanten von der unberechtigten Bewegung des Fahrrads 10 in Kenntnis gesetzt.
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In dem vorstehendend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Fahrer bzw. Besitzer des Fahrrads 10 über eine unberechtigte Bewegung in Kenntnis gesetzt und es kann ihm ermöglicht werden, das Fahrzeug 10 über die Positionsdaten 60 aufzufinden. Es ist darüber hinaus möglich, eine Alarmanlagenfunktion an dem Fahrrad 10 zu aktivieren, so dass beistehende Passanten über einen Diebstahl informiert werden.
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3 zeigt einen beispielhaften Server 30. Der Server 30 verfügt in dem gezeigten Beispiel über eine Recheneinheit 31, einen Speicher 32 und eine Netzwerkschnittstelle, z.B. die Netzwerkkarte 33. Ferner verfügt der Server 30 über eine Datenbank, die eine Vielzahl von Zuordnungstabellen 34 aufweist.
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Die Netzwerkkarte 33 empfängt Daten von dem Fahrrad 10, zum Beispiel eine Fahrrad-ID zusammen mit Positionsdaten 60. Zunächst kann der Server 30 feststellen, ob eine Bewegung des Fahrrads 10 vorliegt. Dabei können im Speicher 32 gespeicherte vergangene Positionsdaten des Fahrrads 10 mit den empfangenen Positionsdaten 60 verglichen werden. Liegt eine Abweichung der Positionsdaten vor, so wird eine Bewegung festgestellt. In der Zuordnungstabelle 34 sind Freigabe-Informationen 36, 36', 36" enthalten, die angeben, ob eine Bewegung des zu den Freigabe-Informationen 36, 36', 36" (siehe 4) zugeordneten Fahrzeugs 10 berechtigt oder unberechtigt ausgeführt wird. Über die Zuordnungstabelle 34 kann der Server 30 also einfach feststellen, ob eine festgestellte Bewegung des Fahrrads 10 berechtigt oder unberechtigt ausgeführt wird.
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Stellt der Server 30 fest, dass die Bewegung des Fahrrads 10 unberechtigt ausgeführt wird, so sendet die Netzwerkkarte 33 eine Warnnachricht 61 an das Smartphone 40 des Fahrers.
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4 zeigt den schematischen Aufbau einer Zuordnungstabelle 34, die in der Datenbank des Servers 30 gespeichert ist. Die Zuordnungstabelle 34 weist eine erste Spalte auf, in der Fahrzeugnummern 20, 20', 20" gespeichert werden. Diese Fahrzeugnummern 20, 20', 20" können vom Typ „Global Unique Identifier“ (GUID) sein, die ein Fahrzeug eindeutig identifizieren. Die Zuordnungstabelle 34 umfasst ferner eine Spalte für Gerätnummern 45, 45', 45", wobei es sich bei den Gerätnummern 45, 45', 45" um die IMEI-Nummern von mobilen Endgeräten 40, wie zum Beispiel Smartphones, handeln kann. Damit ist jedem Fahrzeug 10 eindeutig ein Gerät 40 zugewiesen.
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Aus der Spalte für Fahrzeugnummern 20, 20', 20" und der Spalte für Geräte 45, 45', 45" kann ermittelt werden, zu welchem Gerät 40 der Server 30 eine Warnnachricht 61 schicken muss, wenn eine unberechtigte Bewegung eines Fahrzeugs 10 festgestellt wird.
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Die Zuordnungstabelle kann ferner eine Spalte für Freigabeberechtigungen 36, 36', 36" enthalten. Die Spalte für Freigabeberechtigungen gibt an, ob ein zu einer Freigabeinformation 36, 36', 36" zugehöriges Fahrzeug 10 bewegt werden darf.
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Stellt der Server 30 zum Beispiel fest, dass ein Fahrzeug 10 mit einer Fahrzeugnummer 20 bewegt wird, so gibt die Freigabeinformation 36 an, ob diese Bewegung berechtigt oder unberechtigt ausgeführt wird. Ist die Bewegung unberechtigt, so wird eine Warnnachricht 61 an das Gerät 40 mit der Gerätenummer 45 verschickt.
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Die Zuordnungstabelle 34 kann ferner eine Spalte enthalten, die Schlüssel 35, 35', 35" speichert, die zur Authentifizierung von Benutzern verwendet werden können. Zum Beispiel kann es sich bei den Schlüsseln 35, 35', 35" um ein Tupel von privaten und öffentlichen Schlüsseln eines asymmetrischen Verschlüsselungsverfahrens handeln. Die Schlüssel 35, 35', 35" können verwendet werden, um die eingehenden Nachrichten 60 des Fahrrads 10 zu verifizieren. Damit kann ausgeschlossen werden, dass unberechtigte Nachrichten 60 empfangen werden.
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In der Spalte für Geräte 40 kann in weiteren Ausführungsbeispielen neben einer einzigen Gerätenummer 45, 45', 45" auch ein Tupel von Gerätenummern 45, 45', 45" angeben sein. In der Spalte für Fahrzeugnummern kann neben einer einzigen Fahrzeugnummer 20 auch ein Tupel von Fahrzeugnummern 20 angegeben sein. Somit lassen sich auch 1:N und M:N Beziehungen mit der Zuordnungstabelle 34 umsetzen. Alternativ kann die Zuordnungstabelle 34 eine Vielzahl weiterer Spalten für Gerätenummern oder Fahrzeugnummern umfassen, durch die die vorstehend benannten Beziehungstypen umgesetzt werden können.
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In einem Ausführungsbeispiel wird ist ein Gerät 40 bei einem Drittanbieter angeordnet. Ein Drittanbieter kann z.B. ein privater Sicherheitsdienst, die Polizei oder auch ein Flottenbetreiber sein. So können auch Dritte über unberechtigte Bewegungen des Fahrzeugs 10 jederzeit informiert werden.
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5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Warnung eines Fahrers. Im Schritt S1 werden Daten 60 an den Server 30 übermittelt. Dazu kann die Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 12 verwendet werden. Bei den Daten 60 kann es sich insbesondere um Positionsdaten des Fahrrads 10 handeln.
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Im Schritt S2 wird festgestellt, ob aus den übermittelten Daten 60 hervorgeht, dass der Zustand Z des Fahrzeugs 10 ein Fahrzustand Z1 oder Stopp-Zustand Z2 ist. Wird festgestellt, dass der Zustand Z einem Stopp-Zustand Z2 entspricht, so fährt das Verfahren mit Schritt S1 fort. Wird hingegen festgestellt, dass der Zustand Z einem Fahrzustand Z1 entspricht, so fährt das Verfahren mit Schritt S3 fort, indem ermittelt wird, ob es sich bei der Bewegung des Fahrzeugs 10 um eine berechtigte oder unberechtigte Bewegung handelt.
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Hierzu wird die Zuordnungstabelle 34 verwendet.
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Wird festgestellt, dass es sich bei der Bewegung des Fahrzeugs 10 um eine unberechtigte Bewegung handelt, so wird eine Warnnachricht 61 an das in der Zuordnungstabelle 34 zugeordnete Smartphone 40 gesendet.
6 zeigt die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels. Im Ausführungsbeispiel der 6 verfügt das Fahrrad 10 zusätzlich über ein Bluetooth-Modul 18 (sh. auch 2). Das Smartphone 40 verfügt ebenfalls über ein Bluetooth-Modul 42. Das Smartphone 40 kann somit direkt mit dem Fahrrad 10 kommunizieren. Insbesondere kann das Smartphone 40 bei einer erfolgreich hergestellten Verbindung mit dem Fahrrad 10 eine Nachricht 62 an den Server 30 senden, um eine Freigabeinformation 36, 36', 36" in der Zuordnungstabelle 34 zu setzen, die angibt, dass eine Bewegung berechtigt erfolgen soll.
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Es ist von Vorteil, wenn die Verbindung zwischen Smartphone 40 und Fahrrad 10 automatisch hergestellt wird, sobald sich das Smartphone 40 innerhalb des Empfangsbereichs 3 des Fahrrads 10 befindet. Der Empfangsbereich 3 wird durch einen Radius R bestimmt und ist abhängig von der Reichweite der Bluetooth-Module 18 und 42.
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Zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Fahrrad 10 und dem Smartphone 40 ist es in den dargestellten Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass eine verschlüsselte Freigabenachricht 64 zwischen Fahrrad 10 und Smartphone 40 ausgetauscht wird. Somit ist sichergestellt, dass lediglich berechtigte Smartphones 40 mit den entsprechenden Fahrrädern 10 kommunizieren. Der zum Verschlüsseln der Nachricht 64 verwendete Schlüssel 35, 35', 35" kann zumindest zum Teil auf den im Fahrrad 10 verwendeten Hardware-Komponenten basieren. So wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schlüssel 35, 35', 35" unter Verwendung der Seriennummer des verbauten Akkus 50 erzeugt. Wird der Akku 50 ausgetauscht, so verliert der Schlüssel 35, 35', 35" seine Gültigkeit. Es wird somit unmöglich gemacht, dass eine Veränderung am Fahrrad 10 dazu führt, dass ein unberechtigter Benutzer eine unberechtigte Bewegung des Fahrrads 10 herbeiführen kann.
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Wird eine Verbindung zwischen Smartphone 40 und Fahrrad 10 erfolgreich hergestellt, so kann die Steuerung 14 des Fahrrads 10 den Elektroantrieb 15 freischalten. Im Normalfall ist der Elektroantrieb 15 ausgeschaltet, so dass eine unberechtigte Bewegung des Fahrrads 10 verhindert wird. Eine Annäherung des Smartphones 40 an das Fahrrad 10 stellt somit eine sogenannte Keyless-go-Funktionalität bereit.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Smartphone 40 kann nämlich auch dazu verwendet werden, eine Verbindung mit einzelnen Komponenten 50 des Fahrrads 10 herzustellen. Im vorliegenden Beispiel umfasst ein Akku 50 eine Recheneinheit 51, einen Speicher 52 und eine Kommunikationseinrichtung 53. Die Kommunikationseinrichtung 53 kann aus dem Speicher 52 eine Hardware-ID 54 des Akkus 50 auslesen und darauf basierend einen Schlüssel erzeugen, der zur Authentifizierung mit dem Smartphone 40 verwendet werden kann. Wird eine Authentifizierung erfolgreich durchgeführt, so stellt der Akku 50 eine zum Betrieb des Fahrrads 10 notwendige Energieversorgung bereit.
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Ein Vorteil der dargestellten Ausführungsform ist, dass zum Beispiel auch Fahrräder 10 bzw. Fahrzeuge 10 mit einer Keyless-go-Funktionalität nachträglich ausgestattet werden können.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem auf den Server 30 verzichtet werden kann. Dabei findet die Kommunikation zwischen Smartphone 40 und Fahrrad 10 über eine Funkverbindung 4 statt, und eine Warnnachricht 61 wird direkt vom Fahrrad 10 an das Smartphone 40 gesendet.
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Dem Fachmann ergibt sich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakter haben und dass die einzelnen Aspekte der Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Mobilfunknetz
- 3
- Empfangsbereich
- 4
- Funkverbindung
- 10
- Fahrzeug, Fahrrad
- 11
- Fahrzeug-Verarbeitungseinrichtung
- 12
- Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung
- 13
- GPS-Empfänger, Positionsbestimmungseinrichtung
- 14
- Steuerung
- 15
- Elektroantrieb
- 16
- Batterie, Komponente
- 17
- Beschleunigungssensor
- 18
- Bluetooth-Modul, Kurzstrecken-Kommunikationseinrichtung
- 19
- Signalgeber, Hupe
- 20, 20', 20"
- Fahrzeug-ID
- 30
- Server
- 31, 41, 51
- Recheneinheit
- 32, 52
- Speicher
- 33
- Kommunikationseinrichtung, Netzwerkkarte
- 34
- Zuordnungstabelle
- 35
- Schlüssel
- 36, 36', 36"
- Freigabe-Informationen
- 40
- Smartphone, Mobiles-Endgerät
- 42
- Display
- 42
- Bluetooth-Modul
- 43
- LTE-, UMTS-, GSM-Modul
- 44
- Positionsbestimmungseinrichtung, GPS-Sensor
- 45, 45', 45"
- Geräte-ID
- 41
- App, Anwendung
- 50
- Batterie, Akku
- 53
- Kommunikationseinrichtung
- 54
- Hardware-ID
- 60
- Daten, Positionsdaten
- 61
- Warnnachricht
- 62
- Instruktionen zum Setzen von Freigabeinformationen
- 63
- Freigabenachricht, Signal
- 64
- Verschlüsselte Freigabenachricht
- R
- Abstand
- Z
- Zustand
- Z1
- Fahrzustand
- Z2
- Stoppzustand
