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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren eines Eingriffs in ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Detektionsvorrichtung.
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Kraftfahrzeuge sind nur eingeschränkt über ihren Betriebszustand in Kenntnis. In Fällen, wo dies der Fall ist, zum Beispiel bei einem Momentanverbrauch, bei einer aktuellen Geschwindigkeit und/oder bei eine Drehzahl des Motors, werden solche Informationen, das heißt Signalwerte von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs, üblicherweise, insbesondere aus Speicherplatzgründen, nicht gespeichert. Falls doch Signalwerte erfasst werden, können diese teilweise manipuliert beziehungsweise gelöscht werden.
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Werden Änderungen beziehungsweise Manipulationen an Fahrzeugkomponenten durchgeführt, kann dies zu Schäden führen, die beispielsweise nicht von einer Fahrzeuggarantie abgedeckt sind. Wenn die manipulierte Fahrzeugkomponente jedoch vor einer Prüfung wieder in den Originalzustand versetzt wird, kann eine Manipulation der Fahrzeugkomponente nur schwer nachgewiesen werden.
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Aus der
DE 10 2006 023 726 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen einer Manipulation sowie ein entsprechend ausgestaltetes Steuergerät bekannt. Dabei wird für mindestens einen Kennfeldpunkt ein aktueller Wert eines Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs abgespeichert und bei einem erneuten Erreichen des Kennfeldpunktes wird der abgespeicherte Wert mit einem dann aktuellen Wert des Betriebsparameters verglichen. Wird bei diesem Vergleich eine Abweichung zwischen dem abgespeicherten und dem aktuellen Wert festgestellt, wird eine Manipulation an dem Kraftfahrzeug erkannt.
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Aus der
CN 108237994 A ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Protokolldaten mittels eines Steuergeräts eines Fahrzeugs bekannt. Hierbei werden Protokollinformationen gespeichert, aus denen Defekte und Anomalien des Fahrzeugs analysiert werden können.
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Aus der
US 2017/0026386 A1 ist ein Betrugserkennungsverfahren zur Verwendung in einem Fahrzeugnetzwerksystem bekannt. Hierbei erkennt ein Betrugserkennungssteuergerät mittels in einem Speicher gespeicherten Regelinformationen, ob eine Nachricht, die bei einer Übertragung von einem Bus, der mit der Betrugserkennung verbunden ist, bösartig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Manipulation an einer Komponente eines Kraftfahrzeugs festzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Detektieren eines Eingriffs in ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst als Schritt a) ein Ermitteln einer Korrelation zwischen mindestens einem Signalwert eines ersten Betriebsparameters und mindestens einem Signalwert eines zweiten Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs und als Schritt b) ein Vergleichen der Korrelation mit einer vorgebbaren Referenzkorrelation, wobei, falls ein Unterschied zwischen der Korrelation und der vorgebbaren Referenzkorrelation eine vorgebbare Unterscheidungsbedingung erfüllt, ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird. Mit anderen Worten kann eine Korrelation zwischen mindestens zwei Signalwerten von jeweils einem Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs ermittelt werden und mit einer vorgebbaren Referenzkorrelation verglichen werden. Wird dabei eine vorgebbare Unterscheidungsbedingung erfüllt, wird die Korrelation der beiden Signalwerte als ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert. Die Signalwerte des ersten Betriebsparameters und des zweiten Betriebsparameters können beispielsweise während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs laufend von einem Kommunikationsnetz des Kraftfahrzeugs, insbesondere einem CAN-/Flexray-Bus und/oder auch Ethernet, empfangen werden und die Korrelation zwischen mindestens zwei Signalwerten kann ermittelt werden. Die Korrelation kann dabei ein Zusammenhang zwischen dem mindestens einen Signalwert des ersten Betriebsparameters und mindestens einen Signalwert des zweiten Betriebsparameters sein, wie beispielsweise ein Benzinverbrauch in Kombination mit einem Drehzahlsignal des Motors oder eine Gaspedalstellung in Kombination mit einem Beschleunigungswert. Es kann jedoch auch eine Messkurve, wie beispielsweise eine Geschwindigkeitssteigerung pro Zeit, vorgesehen sein. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass die Korrelation vorsieht, dass bei einem Geschwindigkeitswert von 130 km/h im fünften Gang ein Signalwert von 2.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute vorliegt. Vorzugsweise sind Korrelationen zwischen Signalwerten vorgegeben, das bedeutet, dass bekannt ist, welche Signalwerte der Betriebsparameter voneinander abhängen.
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Diese Korrelation kann dann mit einer vorgebbaren Referenzkorrelation verglichen werden, wobei die Referenzkorrelation aus zu einem früheren Zeitpunkt in einem gleichen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ermittelten Signalwertebereich des ersten Betriebsparameters und des zweiten Betriebsparameters bestimmt wird.
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Das bedeutet, dass die vorgebbare Referenzkorrelation beispielsweise aus einer hinterlegten Referenzkorrelation bestimmt wird, die beispielsweise von einem Hersteller in Testverfahren ermittelt wurde und dann in einem Speicher des Kraftfahrzeugs hinterlegt wurde. Es können jedoch auch Wertebereiche von einem Hersteller vorgegeben sein, die normale Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs darstellen und aus denen eine Referenzkorrelation bestimmt werden kann. Diese Referenzkorrelation kann dann mit der ermittelten Korrelation verglichen werden, wobei, falls eine vorgebbare Unterscheidungsbedingung erfüllt wird, beispielsweise eine signifikante Abweichung zwischen der Korrelation der Signalwerte und der Referenzkorrelation der Signalwerte, kann das als eine Anomalie erkannt werden, wodurch ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird. Die vorgebbare Unterscheidungsbedingung kann insbesondere ein Schwellenwert sein, der bei einer Überschreitung die Unterscheidungsbedingung erfüllt. Zum Beispiel wenn eine gemessene Korrelation von Signalwerten von einer als „normal“ hinterlegten Referenzkorrelation von Signalwerten abweicht, und die Abweichung den Schwellenwert überschreitet, kann das zu der Erfüllung der Unterscheidungsbedingung führen, wodurch ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird. Insbesondere können mehrere Signalwerte miteinander verglichen werden und die vorgebbare Unterscheidungsbedingung kann ein statistisches Verfahren, wie beispielsweise eine Clusteranalyse, sein, bei der ein statistischer Ausreißer, beziehungsweise eine Gruppe von Ausreißern, eine Anomalie darstellt, was bedeutet, dass ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Manipulation an einer Komponente des Kraftfahrzeugs detektiert werden kann, auch wenn eine manipulierte Kraftfahrzeugkomponente hinterher wieder zurückgebaut wird. Zusätzlich können Eingriffe in das Kraftfahrzeug zuverlässiger detektiert werden.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Verfahren ferner als Schritt c) ein Speichern eines entsprechenden Eintrags in einer Speichervorrichtung im Kraftfahrzeug und/oder in einer Speichervorrichtung außerhalb des Kraftfahrzeugs bei einer Detektion eines Eingriffs in das Kraftfahrzeug vorsieht. Mit anderen Worten wird ein entsprechender Eintrag in einer Speichervorrichtung gespeichert, wenn ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird. Ein entsprechender Eintrag kann beispielsweise den mindestens einen Signalwert des ersten Betriebsparameters und den mindestens einen Signalwert des zweiten Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs umfassen. Es können alternativ oder zusätzlich auch weitere Signalwerte einer betroffenen Fahrzeugkomponente, die beispielsweise zusätzlich mit einem Zeitstempel versehen sind, in die Speichervorrichtung gespeichert werden. Die Speichervorrichtung kann sich dabei im Kraftfahrzeug befinden und/oder über eine Datenverbindung außerhalb des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann der entsprechende Eintrag gleichzeitig in einer Speichervorrichtung im Kraftfahrzeug und außerhalb des Kraftfahrzeugs gespeichert. Als Speichervorrichtung kann beispielsweise ein nicht-flüchtiges Speichermedium verwendet werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass Eingriffe in ein Kraftfahrzeug durch Auslesen der Speichervorrichtung im Nachhinein festgestellt werden können. Außerdem kann mittels des Verfahrens Speicherplatz gespart werden, da nur bei der Detektion eines Eingriffs ein entsprechender Eintrag gespeichert wird, was Speicherressourcen schont.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der entsprechende Eintrag in einem verketteten Register gespeichert wird, wobei das verkettete Register mittels kryptografischer Verfahren verkettet wird. Mit anderen Worten kann ein verkettetes Register aus mehreren Registerblöcken aufgebaut sein, die kryptographisch miteinander verkettet sind. Jeder Eintrag, beziehungsweise eine vorbestimmte Anzahl an Einträgen, kann in einem eigenen Registerblock des verketteten Registers gespeichert werden, wobei jeder Registerblock auf dem vorherigen Registerblock aufbaut, das bedeutet kryptografisch mit diesem verkettet wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass jeder Registerblock einen individuellen eindeutigen Prüfwert, einen sogenannten Hashwert, aufweist, der mittels eines kryptografischen Verfahrens berechnet werden kann. Das kryptographische Verfahren bezieht dabei den Prüfwert des vorhergehenden Registerblocks zur Berechnung des aktuellen Registerblocks mit ein, wodurch die Registerblöcke miteinander verkettet werden. Beispielsweise kann das verkettete Register als eine sogenannte Blockchain ausgebildet sein, bei der jeder Block auf dem vorherigen aufbaut. Das hat den Vorteil, dass ein Eintrag nicht verändert werden kann, ohne alle Blöcke der verketteten Register zu ändern, was wegen hohen Rechenanforderungen bei der Berechnung der Prüfwerte jedoch ausgeschlossen werden kann. Hierdurch können die Einträge fälschungssicher abgespeichert werden, da ein Benutzer einzelne Einträger in dem verketteten Register nicht ändern kann, ohne dass die bemerkt wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das verkettete Register dezentral gespeichert wird. Mit anderen Worten kann das verkettete Register ein verteiltes Register sein, wobei Kopien dieses Register auf mehreren Speichervorrichtungen innerhalb und/oder außerhalb des Kraftfahrzeugs gespeichert sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einer Manipulation des verketteten Registers eine nicht manipulierte Kopie dezentral vorhanden bleiben würde. Ferner würde eine Manipulation auffallen, da die Manipulation nicht mit den übrigen dezentral gespeicherten Registern übereinstimmt. Durch diese Ausführungsform kann eine Sicherheit des verketteten Registers, insbesondere der Einträge in dem verketteten Register, erhöht werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass in vorgebbaren Zeitabständen ein Normalwert in der Speichervorrichtung gespeichert wird, falls innerhalb der vorgebbaren Zeitabstände kein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird. Mit anderen Worten können innerhalb von vorgebbaren Zeitabständen, die beispielsweise Zeitabstände im Sekunden-, Minuten- oder Stundenbereich sein können, Normalwerte in die Speichervorrichtung gespeichert, falls keine Eingriffe in das Kraftfahrzeug detektiert werden. Ein Normalwert kann beispielsweise eine Meldung sein, dass alles ordnungsgemäß funktioniert und kein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wurde. Beispielsweise können auch aktuelle Betriebsparameter in die Speichervorrichtung gespeichert werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Rückmeldung erhalten wird, dass das Verfahren zum Detektieren des Eingriffs ordnungsgemäß funktioniert.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass Einträge der Speichervorrichtung von einer fahrzeugexternen Validierungseinrichtung abgerufen und validiert werden. Die fahrzeugexterne Validierungseinrichtung kann beispielsweise eine Einrichtung sein, die an einem Fahrzeugnetzwerk angeschlossen werden kann und beispielsweise von einem Mechaniker beziehungsweise einer sonstigen Fachkraft zum Beispiel des Autoherstellers ausgelesen werden kann. Hierbei kann eine Schnittstelle zur Datenübertragung, zum Beispiel USB oder auch eine Netzwerkwerkverbindung vorgesehen sein, mit der diese Daten abgerufen werden können. Alternativ kann die fahrzeugexterne Validierungseinrichtung auch ein Server sein, der nach Anforderung die Daten von der Speichereinrichtung erhält, und auf dem sie anschließend ausgewertet werden können. Die Auswertung von der fahrzeugexternen Validierungseinrichtung kann beispielsweise über statistische Methoden durchgeführt werden, bei denen eine Häufigkeit von detektierten Eingriffen in das Kraftfahrzeug ausgewertet werden kann und damit eventuell vorhandene Probleme gefunden werden können, zum Beispiel wie individuelle Motorschäden oder Konstruktionsfehler. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass auf Basis der abgerufenen und validierten Informationen Rückschlüsse auf Veränderungen des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden können und beispielsweise Produktverbesserungen vorgenommen werden können.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Vergleichen der Korrelation und der Referenzkorrelation mittels künstlicher Intelligenz durchgeführt wird. Beispielsweise können neuronale Netze mittels Regeln und Bereichen angelernt werden, die als normale Wertebereiche gelten und aus denen die Referenzkorrelation bestimmt werden kann, die anschließend mit der ermittelten Korrelation verglichen werden kann. Dies kann beispielsweise durchgeführt werden, indem in einer Trainingsphase Parameter anhand korrekter, das heißt anomaliefreier Daten angelernt wird. Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs können dann laufend Korrelationen von Signalwerten mit Referenzkorrelationen verglichen werden. Ist die Abweichung zwischen den Korrelationen zu hoch, kann das dazu führen, dass ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird. Insbesondere kann hierfür ein Autoencoder vorgesehen sein, der versucht, gemessene Signalwerte mittels angelernter Methoden zu „rekonstruieren“. Das bedeutet, dass der Autoencoder versucht, die Korrelation der Signalwerte möglichst fehlerfrei aus gelernten Trainingsdaten wiederzuerkennen und, wenn der Fehler bei der Wiedererkennung zu hoch ist, kann ein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine zuverlässige Erkennung von Eingriffen in das Kraftfahrzeug bereitgestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist auch eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren eines Eingriffs in ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Detektionsvorrichtung umfasst eine Datenempfangseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Korrelation zwischen mindestens einem Signalwert eines ersten Betriebsparameters und mindestens einem Signalwert eines zweiten Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Ferner weist die Detektionsvorrichtung eine Vergleichseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Korrelation mit einer vorgebbaren Referenzkorrelation zu vergleichen und einen Eingriff in das Kraftfahrzeug zu detektieren, falls ein Unterschied zwischen der Korrelation und der vorgebbaren Referenzkorrelation eine vorgebbare Unterscheidungsbedingung erfüllt. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei dem Verfahren.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass ferner eine Speichervorrichtung vorgesehen ist, die einen Datenspeicher zum Speichern eines entsprechenden Eintrags bei einer Detektion des Eingriffs in das Kraftfahrzeug und eine Recheneinrichtung aufweist, wobei die Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, ein kryptografisches Verfahren zum Verketten von Registerblöcken durchzuführen. Die Recheneinrichtung kann beispielsweise fahrzeugintern und/oder fahrzeugextern vorgesehen sein und Prüfwerte zum Verketten der Registerblöcke berechnen. Vorzugsweise kann die Recheneinrichtung eine fahrzeugexterne Recheneinrichtung umfassen, beispielsweise ein Rechenzentrum mit einer hohen Rechenkapazität, das Prüfwerte für jeden Registerblock schnell und zuverlässig berechnen kann. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Sicherheit der gespeicherten Einträge erhöht werden kann.
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Erfindungsgemäß ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer Detektionsvorrichtung vorgesehen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Ferner kann das Kraftfahrzeug eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Die Prozessoreinrichtung kann herzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Detektionsvorrichtung nach einer Ausführungsform;
- 2 ein schematisches Verfahrensdiagramm nach einer beispielhaften Ausführungsform.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 kann eine Detektionsvorrichtung 12 zum Detektieren eines Eingriffs in das Kraftfahrzeug 10 umfassen. Die Detektionsvorrichtung 12 kann dazu einen lesenden Zugriff auf einen fahrzeuginternen Informationsfluss haben, was beispielsweise durch eine Anbindung per Datenkabel an ein Kommunikationsnetz 14 des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden kann. Die Datenverbindung kann beispielsweise über einen CAN-Bus, einen Flexray-Bus und/oder Ethernet ausgebildet sein. Alternativ kann die Detektionsvorrichtung 12 auch als Softwarekomponente in ein bestehendes Steuergerät integriert werden, welches bereits über eine dieser Verbindungen verfügt oder damit ausgestattet werden kann.
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Über das Kommunikationsnetz 14 kann die Detektionsvorrichtung 12 mit einer Datenempfangseinrichtung 16 mindestens einen Signalwert eines ersten Betriebsparameters 18 und mindestens einen Signalwert eines zweiten Betriebsparameters 20 empfangen und eine Korrelation zwischen den mindestens zwei Signalwerten der Betriebsparameter ermitteln. Der Signalwert des ersten Betriebsparameters 18 und der Signalwert des zweiten Betriebsparameters 20 kann beispielsweise einen Messwert von einem Sensor des Kraftfahrzeugs umfassen, wie beispielsweise von einem Motorsteuergerät, einem Abgassteuergerät und/oder einem Bordcomputer. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Signalwert des ersten Betriebsparameters 18 ein Geschwindigkeitswert und der Signalwert des zweiten Betriebsparameters 20 ein aktueller Drehzahlwert des Motors. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mehr als zwei Betriebsparameter empfangen werden, wie beispielsweise zusätzlich der aktuelle Verbrauch, eine aktuelle Gaspedalstellung, der aktuelle Gang und/oder Abgasmesswerte.
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Die Datenempfangseinrichtung 16 kann dann eine Korrelation zwischen den Signalwerten der Betriebsparameter ermitteln. Beispielsweise kann eine Korrelation, das heißt ein Zusammenhang, zwischen dem ersten und zweiten Signalwert der Betriebsparameter 18, 20 bestehen, wie beispielsweise dass bei einer Geschwindigkeit von 130 km/h der Motor mit 3.000 Umdrehungen pro Minute läuft. Vorzugsweise sind hierbei Korrelationen zwischen Betriebsparametern bekannt, das heißt, das Signalwerte von Betriebsparametern, bei denen ein bekannter Zusammenhang besteht, miteinander in Verbindung gesetzt werden.
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Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs kann jedoch auch vorkommen, dass eine Manipulation an einer Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise an einer Motorsteuerung, vorgenommen wurde, was dazu führen kann, dass Signalwerte der Betriebsparameter stark verändert oder fehlerhaft sind. Hierfür kann in der Detektionsvorrichtung 12 zusätzlich eine Vergleichseinrichtung 22 vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, die Korrelation aus der Datenempfangseinrichtung 16 mit einer vorgebbaren Referenzkorrelation zu vergleichen.
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Vorzugsweise kann hierfür die Vergleichseinrichtung 22 einen Autoencoder 24 aufweisen, der mittels künstlicher Intelligenz die Referenzkorrelation ermitteln kann. Hierfür kann der Autoencoder 24 beispielsweise zu einem früheren Zeitpunkt angelernt werden, zum Beispiel vor Auslieferung des Kraftfahrzeugs. Zum Anlernen können Bereiche der Signalwerte der Betriebsparameter, die als normal angesehen werden, verwendet werden. Die normalen Signalwerte können beispielsweise in einer Datenbank 26 gespeichert werden. Alternativ oder zusätzlich können weitere Signalwerte auch nach Auslieferung des Kraftfahrzeugs zum Beispiel über eine Funkschnittstelle 28 im Kraftfahrzeug 10 aktualisiert werden.
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In der Anwendung kann dann der Autoencoder 24 laufend die zu untersuchenden Korrelationen der Signalwerte von der Datenempfangseinrichtung 16 empfangen, wie beispielsweise in Form eines Arrays mit Signalwerten einer Geschwindigkeit und der dazugehörigen Drehzahl des Motors. Der Autoencoder 24 kann anschließend versuchen, die Korrelation der Signalwerte mittels einer Referenzkorrelation zu rekonstruieren. Das bedeutet, dass der Autoencoder aus seinen angelernten Signalwerten versucht, den gleichen Zusammenhang zwischen den Signalwerten zu validieren. Anders formuliert überprüft der Autoencoder 24 ob die Kombination der Signalwerte der Betriebsparameter überhaupt möglich ist, indem er die gemessenen Signalwerte mit den angelernten Signalwerten abgleicht.
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Ist der Unterschied zwischen der Korrelation und der von dem Autoencoder 24 rekonstruierten Referenzkorrelation zu hoch, das heißt dass eine vorgebbare Unterscheidungsbedingung erfüllt wird, so kann dies als Eingriff in das Kraftfahrzeug, das bedeutet als eine Anomalie, erkannt werden. Zum Beispiel kann ein Geschwindigkeitswert von 130 km/h vorliegen und gleichzeitig ein Drehzahlsignal von 0 Umdrehungen pro Minute. In diesem Beispiel kann die Vergleichseinrichtung 22, insbesondere der Autoencoder 24, diese Korrelation nicht mittels seiner angelernten normalen Wertebereiche rekonstruieren, was dazu führt, dass diese „Ungewöhnlichkeit“ (Anomalie) zu einer Detektion eines Eingriffs in das Kraftfahrzeug führt. In einem anderen Beispiel können die Signalwerte eine Änderung der Geschwindigkeit über eine Zeit darstellen. Hier würde die Vergleichseinrichtung 22 beispielsweise ein Eingriff in das Kraftfahrzeug 10 erkennen, falls eine Geschwindigkeitsänderung zum Beispiel von 0 auf 200 km/h innerhalb einer Sekunde gemessen wird. Diese Kombination wird in den Trainingsdaten nicht vorhanden sein und es würde auch hier ein Eingriff in das Kraftfahrzeug erkannt werden.
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Wird ein Eingriff in das Kraftfahrzeug 10 erkannt, kann ein entsprechender Eintrag in eine Speichervorrichtung 30 gespeichert werden. Die Speichervorrichtung 30 kann hierfür einen Datenspeicher 32 aufweisen, der den entsprechenden Eintrag vorzugsweise mittels eines kryptografischen Verfahrens in einen Registerblock eines verketteten Registers schreiben kann. Insbesondere können hierfür Blockchainverfahren verwendet werden. Dazu kann in der Speichervorrichtung 30 zusätzlich eine Rechenvorrichtung 34 vorgesehen sein, die einen Registerblock mit einem vorhergehenden Registerblock kryptografisch verketten kann, indem ein Prüfwert eines Registerblocks mittels eines Algorithmus in den Prüfwert des nachfolgenden Registerblocks einbezogen werden kann. Das würde dazu führen, dass eine Änderung an einem Registerblock die Prüfwerte aller Registerblöcke ungültig machen würde, wodurch eine Änderung bemerkt werden könnte. Hierdurch kann eine in dem verketteten Register bestehende Information verfahrensbedingt nicht unbemerkt verändert werden.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in vorgebbaren Zeitabständen, beispielsweise alle zehn Minuten, ein Normalwert in einem Registerblock des Datenspeichers gespeichert wird, falls innerhalb der vorgebbaren Zeitabstände kein Eingriff in das Kraftfahrzeug detektiert wird. Der vorgebbare Normalwert kann beispielsweise ein Eintrag in den Datenspeicher 32 sein, dass kein Eingriff in das Kraftfahrzeug, das heißt keine Anomalie, entdeckt wurde. Hierdurch kann ein Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs nachgewiesen werden und es kann nachgewiesen werden, falls beispielsweise der gesamte Datenspeicher 32 gelöscht wird, da bei einem Normalbetrieb der Datenspeicher 32 nicht leer sein sollte, sondern ein verkettetes Register mit Normalwerten vorhanden sein sollte.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das verkettete Register dezentral gespeichert wird, das bedeutet alternativ oder zusätzlich auf einer Speichervorrichtung 36 außerhalb des Kraftfahrzeugs. Die Speichervorrichtung 36 außerhalb des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise entsprechend einen Datenspeicher 38 und eine Recheneinrichtung 40 aufweisen. Außerdem kann die Speichervorrichtung 36 über die Funkschnittstelle 28 mit dem Kraftfahrzeug 10 verbunden sein. Eine dezentrale Speicherung des verketteten Registers kann beispielsweise dadurch umgesetzt werden, dass Kopien des verketteten Registers in mehreren Speichervorrichtungen 30, 36 gespeichert werden und eine Änderung eines Registerblocks bei einem Vergleich der dezentral gespeicherten Kopien auffallen würde. Zusätzlich kann die Speichervorrichtung 36 außerhalb des Kraftfahrzeugs eine eigene Recheneinrichtung 40 aufweisen, die dazu ausgebildet ist, den Algorithmus zur Berechnung der Prüfwerte neuer Registerblöcke, das heißt das kryptographische Verfahren, durchzuführen. Die fahrzeugexterne Recheneinrichtung 40 hat den Vorteil, dass ein leistungsstarker Rechner verwendet werden kann, ohne auf Energieressourcen des Kraftfahrzeugs zurückgreifen zu müssen.
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Zusätzlich kann auch eine fahrzeugexterne Validierungseinrichtung 42 vorgesehen sein, mit der der Datenspeicher 38 der Speichervorrichtung 30 ausgelesen werden kann. Beispielsweise kann hierfür das Kraftfahrzeug 10 über eine Schnittstelle zur Datenübertragung, wie zum Beispiel USB oder Ethernet, verfügen, um auf den Datenspeicher 38 zugreifen zu können. Es ist jedoch auch möglich, dass die fahrzeugexterne Validierungseinrichtung 42 eine Funkschnittstelle aufweist, mittels der auf die Speichervorrichtung 30 im Kraftfahrzeug 10 zugegriffen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die fahrzeugexterne Validierungseinrichtung 42 auch eine Netzwerkverbindung zu der Speichervorrichtung 36 außerhalb des Kraftfahrzeugs umfassen, mit der die Daten des verketteten Registers ausgelesen werden können.
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Mittels der fahrzeugexternen Validierungseinrichtung 42 kann beispielsweise festgestellt werden, ob eine Manipulation an dem verketteten Register stattgefunden hat und ob die Detektionsvorrichtung 12 einen Eingriff in das Kraftfahrzeug 10 detektiert hat. Hierfür können beispielsweise statistische Verfahren verwendet werden, um den Datenspeicher auszuwerten. Mittels der so ausgewerteten Daten können eventuell vorhandene Probleme, die zum Beispiel auf individuelle Motorschäden oder Konstruktionsfehler zurückgehen können, aber auch Manipulationen am Kraftfahrzeug 10 gefunden werden, wodurch weitere Schritte, wie zum Beispiel eine Benachrichtigung des Benutzers oder eine Verbesserung zukünftiger Kraftfahrzeuge, eingeleitet werden können.
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2 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm nach einer beispielhaften Ausführungsform. In einem Schritt S10 kann eine Korrelation zwischen mindestens einem Signalwert eines ersten Betriebsparameters 18 und mindestens einem Signalwert eines zweiten Betriebsparameters 20 des Kraftfahrzeugs 10 ermittelt werden.
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Anschließend können in einem Schritt S12 die Korrelation mit einer vorgebbaren Referenzkorrelation verglichen werden, wobei, falls ein Unterschied zwischen der Korrelation und der vorgebbaren Referenzkorrelation eine vorgebbare Unterscheidungsbedingung erfüllt, ein Eingriff in das Kraftfahrzeug 10 detektiert wird.
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Schließlich kann in einem Schritt S14 bei Detektion eines Eingriffs in das Kraftfahrzeug ein entsprechender Eintrag in einer Speichervorrichtung im Kraftfahrzeug und/oder in einer Speichervorrichtung außerhalb des Kraftfahrzeugs gespeichert werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Erkennung und fälschungssicherer Speicherung von Anomalien im Gerätebetrieb bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006023726 A1 [0004]
- CN 108237994 A [0005]
- US 2017/0026386 A1 [0006]
