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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugangsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Außerdem betrifft sie ein Fahrzeug mit einer derartigen Zugangsanordnung. Schließlich betrifft sie ein Verfahren zum Betreiben einer Zugangsanordnung für ein Fahrzeug.
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In heutigen modernen Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, werden für die Zugangskontrolle sogenannte passive Zugangsanordnungen eingesetzt, bei denen das Fahrzeug einen Frage-Antwort-Dialog mit einem zugeordneten mobilen Identifikationsgeber eines Fahrers zu dessen Authentifizierung durchführt. Dabei wird automatisch vom Identifikationsgeber ein Code an das Fahrzeug übertragen, ohne dass der Fahrer ein Bedienungselement des Identifikationsgebers betätigen muss. Bei Übereinstimmung des an das Fahrzeug übertragenen Codes mit einem vorbestimmten Code wird eine bestimmte oder alle Türen des Fahrzeugs entriegelt bzw. geöffnet.
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Nachteilig an derartigen Zugangsanordnungen ist, dass der Frage-Antwort-Dialog durch Funkstreckenverlängerungen im Rahmen eines sogenannten Mittelsmannangriffs („Relay Attack“) überlistet, und somit das Fahrzeug von Dieben entwendet werden kann.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Möglichkeit für einen passiven Zugang zu einem Fahrzeug zu schaffen, die mehr Sicherheit ohne Komfortverlust für einen Fahrer bietet.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Zugangsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit folgenden Merkmalen geschaffen. Sie hat eine fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung, die dafür eingerichtet ist, mehrere Abfragesignalen an einen mobilen Identifikationsgeber auszusenden. Dabei werden die Abfragesignale insbesondere nacheinander ausgesendet. Ferner ist die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung dafür eingerichtet, entsprechende Antwortsignale von dem mobilen Identifikationsgeber ansprechend auf die ausgesendeten Abfragesignalen zu empfangen, um ein jeweiliges Zeitintervall, das zwischen dem Aussenden eines Abfragesignals und dem Empfangen eines entsprechenden Antwortsignals vergangen ist, zu bestimmen. Die Zugangsanordnung umfasst außerdem eine fahrzeugseitige Steuereinrichtung zum Ausgeben eines unterschiedlichen Steuerbefehls in Abhängigkeit einer Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu jeweils zwei ausgesendeten Abfragesignalen. Durch die Verwendung einer Laufzeitmessung eines jeweiligen Abfragesignals seitens des Fahrzeugs und des entsprechenden Antwortsignals des Identifikationsgebers kann ein Mittelsmannangriff wirksam verhindert werden. Überdies ist die fahrzeugseitige Steuereinrichtung in der Lage, durch Überwachen der Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen auf verschiedene Situationen und Anwendungsfälle mit Hinblick auf den den mobilen Identifikationsgeber mitführenden Fahrer mit einem geeigneten Steuerbefehl reagieren zu können.
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Dabei ist es denkbar, dass die fahrzeugseitige Steuereinrichtung die Überprüfung der Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu jeweils zwei direkt nacheinander ausgesendeten Abfragesignalen durchführt. Es ist jedoch auch möglich, dass die fahrzeugseitige Steuereinrichtung die Überprüfung der Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu jeweils zwei ausgesendeten Abfragesignalen durchführt, die nicht direkt nacheinander ausgesendeten wurden. Das bedeutet, dass die fahrzeugseitige Steuereinrichtung zunächst ein erstes Zeitintervall zwischen dem Aussenden eines ersten Abfragesignals und dem Empfangen eines entsprechenden Antwortsignals bestimmt und dann eine bestimmte Anzahl von einem oder mehreren weiteren Abfragesignalen aussendet. Danach sendet die fahrzeugseitige Steuereinrichtung ein zweites Abfragesignal aus, bestimmte daraus ein zweites Zeitintervall zwischen dem Aussenden des zweiten Abfragesignals und dem Empfangen eines entsprechenden Antwortsignals, um daraus schließlich die Änderung des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls zu ermitteln. Dieses Ermitteln der Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu jeweils zwei ausgesendeten Abfragesignalen, die durch eine bestimmte Anzahl von weiteren Abfragesignalen oder eine vorbestimmte Zeitdauer voneinander getrennt sind, ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Abfragesignale relativ kurz hintereinander ausgesendet werden und/oder nur sehr langsame Bewegungen des mobilen Identifikationsgebers zu erwarten sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Zugangsanordnung handelt es sich bei den Abfragesignalen und Antwortsignalen um Signale gemäß dem UWB (Ultra Wide Band)-Standard. Diesbezüglich ist es entsprechend denkbar, dass die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung als ein UWB-Sender ein insbesondere verschlüsseltes UWB-Signal zum mobilen Identifikationsgeber sendet. Dann kann der mobile Identifikationsgeber das Signal signieren und es verändert an die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung (nun als ein UWB-Empfänger) zurücksenden. Diese weiß nun, wie viel Zeit zwischen dem Senden und Empfangen des Signals vergangen ist und kann somit das jeweilige Zeitintervall, das zwischen dem Aussenden eines Abfragesignals und dem Empfangen eines entsprechenden Antwortsignals vergangen ist, bestimmen. Es ist weiter denkbar, ferner daraufhin die vorgesehene Zeit abzuziehen, die der mobile Identifikationsgeber für die Berechnung der Signatur braucht, um somit die tatsächliche Laufzeit von Abfragesignal und Antwortsignal zu bestimmen.
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Mittels des bestimmten Zeitintervalls bzw. der tatsächlichen Laufzeit von Abfragesignal und Antwortsignal ist es ferner möglich, dass die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung oder die damit verbundene fahrzeugseitige Steuereinrichtung berechnen kann, in welchem Abstand oder Radius sich der mobile Identifikationsgeber befindet. Würden mehrere UWB-Sender und -Empfänger an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs vorgesehen werden, die UWB-Signale mit dem mobilen Identifikationsgeber austauschen, könnte auch die genaue Position des mobilen Identifikationsgebers mit Bezug auf das Fahrzeug berechnet werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Zugangsanordnung ist die fahrzeugseitige Steuereinrichtung dafür eingerichtet, bestimmte Anwendungsfälle zu erkennen und entsprechende Steuerbefehle auszugeben. Diesbezüglich kann sie bei einer Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert zumindest einen ersten Steuerbefehl ausgeben. Das bedeutet, in diesem Fall erkennt die fahrzeugseitige Steuereinrichtung mehr oder weniger „statische“ Situationen, bei denen sich der mobile Identifikationsgeber nicht oder kaum bewegt, wie beispielsweise bei einem Authentifizierungsvorgang für den Motorstart oder im Falle eines unbeabsichtigten Liegenlassens des mobilen Identifikationsgebers im Fahrzeug oder in Fahrzeugnähe. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung bei einer Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen größer dem vorbestimmten Schwellenwert zumindest einen zweiten Steuerbefehl ausgeben. Das bedeutet, in diesem Fall erkennt die fahrzeugseitige Steuereinrichtung mehr oder weniger „dynamische“ Situationen, bei denen sich der mobile Identifikationsgeber signifikant bewegt, wie beispielsweise beim Hinbewegen zum oder Wegbewegen vom Fahrzeug.
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Insbesondere bei der Erkennung von „dynamischen“ Situationen, d.h. bei einer erkannten Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen größer dem vorbestimmten Schwellenwert, die auf ein Hinbewegen zum oder Wegbewegen vom Fahrzeug hinweist, kann ein Entriegelungsbefehlt oder ein Verriegelungsbefehl von der fahrzeugseitigen Steuereinrichtung ausgegeben werden. Um eine eindeutige Definition zu schaffen, welcher der beiden Steuerbefehle auszugeben ist, kann entweder definiert sein, dass bei Erkennen der Änderung größer dem vorbestimmten Schwellenwert immer nur ein bestimmter der Steuerbefehle (wie der Verriegelungsbefehl) ausgegeben wird.
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Es ist ferner denkbar, bei einer erkannten dynamischen Situation, noch weitere Parameter hinzuzuziehen, um eine zielgerichtete Ausgabe eines passenden Steuerbefehls zu bewirken. So ist es denkbar, das Signal eines Verriegelungssensors zum Erfassen eines entriegelten oder verriegelten Zustands zumindest einer Tür des Fahrzeugs und/oder eines Türsensors zum Erfassen eines offenen oder geschlossenen Zustands zumindest einer Tür des Fahrzeugs als weiteren Parameter heranzuziehen. Ferner ist es denkbar, das jeweilige Zeitintervall, das zwischen dem Aussenden eines Abfragesignals und dem Empfangen eines entsprechenden Antwortsignals vergangen ist, als weiteren Parameter zu verwenden. Diesbezüglich ist es möglich, die Dauer des Zeitintervalls zu betrachten, die ein Maß für den zurückgelegten Weg eines Abfragesignals und eines entsprechenden Abfragesignals ist. Entsprechend kann das bestimmte Zeitintervall den Abstand zwischen der fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung und dem mobilen Identifikationsgeber repräsentieren. Überdies kann als weiterer Parameter die genaue Betrachtung der Änderung der Zeitintervalle herangezogen werden, d.h. ob das zweite bestimmte Zeitintervall größer oder kleiner als das erste der zwei ausgesendeten Abfragesignale ist. Für eine genaue Definition, welchen Steuerbefehl die fahrzeugseitige Steuereinrichtung ausgibt, kann sie einen der genannten weiteren Parameter heranziehen, oder eine bestimmte Kombination aus diesen.
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Beispielsweise können die Kriterien für die Ausgabe eines Verriegelungsbefehls die folgenden sein. Ein erstes Kriterium ist das Erkennen einer Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen größer dem vorbestimmten Schwellenwert. Als weiteres Kriterium kann sein, das Vorliegen eines Signals des Verriegelungssensors, das einen entriegelten Zustand der zumindest einen Tür des Fahrzeugs repräsentiert, und/oder wenn das bestimmte Zeitintervall zu dem zweiten der zwei ausgesendeten Abfragesignale größer als das bestimmte Zeitintervall zu dem ersten der zwei ausgesendeten Abfragesignale ist, und/oder wenn zumindest eines der bestimmten Zeitintervalle zu den zwei ausgesendeten Abfragesignalen einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert (und somit der Abstand zwischen Fahrzeug zu mobilem Identifikationsgeber) übersteigt, und/oder wenn der Türsensor in einem vorbestimmten Zeitabschnitt vor dem Aussenden des ersten und zweiten der zwei ausgesendeten Abfragesignale ein Öffnen bzw. Öffnen und Schließen von zumindest einer Tür des Fahrzeugs erkannt hat.
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Ferner können beispielsweise die Kriterien für die Ausgabe eines Entriegelungsbefehls die folgenden sein. Ein erstes Kriterium ist das Erkennen einer Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen größer dem vorbestimmten Schwellenwert. Als weiteres Kriterium kann sein das Vorliegen eines Signals des Verriegelungssensors, das einen verriegelten Zustand der zumindest einen Tür des Fahrzeugs repräsentiert, und/oder wenn das bestimmte Zeitintervall zu dem zweiten der zwei ausgesendeten Abfragesignale kleiner als das bestimmte Zeitintervall zu dem ersten der zwei ausgesendeten Abfragesignale ist, und/oder wenn zumindest eines der bestimmten Zeitintervalle zu den zwei ausgesendeten Abfragesignalen einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert (und somit Abstand zwischen Fahrzeug zu mobilem Identifikationsgeber) unterschreitet oder gleich diesem ist und/oder wenn der Türsensor in einem vorbestimmten Zeitabschnitt vor dem Aussenden des ersten und zweiten der zwei ausgesendeten Abfragesignale kein Öffnen bzw. kein Öffnen und Schließen von zumindest einer Tür des Fahrzeugs erkannt hat.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es ferner denkbar, bei einer erkannten statischen Situation, noch weitere Parameter hinzuzuziehen, um eine zielgerichtete Ausgabe eines passenden Steuerbefehls zu bewirken.
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So kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung dafür eingerichtet sein, als ein erstes Kriterium eine erkannte Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen kleiner oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert zu verwenden, und als ein zweites Kriterium, dass zumindest eines der bestimmten Zeitintervalle zu den zwei ausgesendeten Abfragesignalen kleiner oder gleich einem Zeitschwellenwert ist (und somit der mobile Identifikationsgeber kleiner oder gleich einem vorbestimmten Abstand von der fahrzeugseitigen Steuereinrichtung entfernt ist), um einen Startbefehl für einen Antriebsmotor des Fahrzeugs auszugeben.
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Ferner kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung dafür eingerichtet sein, als ein erstes Kriterium eine erkannte Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen kleiner oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert zu verwenden, und als ein zweites Kriterium, dass zumindest eines der bestimmten Zeitintervalle zu den zwei ausgesendeten Abfragesignalen größer einem Zeitschwellenwert ist (und somit der mobile größer einem vorbestimmten Abstand von der fahrzeugseitigen Steuereinrichtung entfernt ist), um einen Deaktivierungsbefehl zur Deaktivierung der Zugangs- und/oder Startfunktion auszugeben.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung hat der mobile Identifikationsgeber einen Sensor zum Erfassen eines physikalischen Parameters, wobei die fahrzeugseitige Steuereinrichtung das Ausgeben des Steuerbefehls ferner in Abhängigkeit von dem vom mobilen Identifikationsgeber erfassten physikalischen Parameter durchführt. Beispielsweise kann der Sensor des mobilen Identifikationsgebers einen Bewegungssensor zum Erfassen einer Bewegung/Beschleunigung, einen Kompass zum Erfassen des Erdmagnetfelds, und/oder einen Sensor zum Erfassen von GPS-Signalen für eine Ortsbestimmung umfassen.
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Es ist denkbar, dass es sich bei dem mobilen Identifikationsgeber um einen mobilen Identifikationsgeber in der Form eines elektronischen Schlüssels für das Fahrzeug, oder aber auch in Form eines Smartphones („intelligentes Telefon“), einer Smart Watch („intelligente Uhr“), oder ein sonstiges Wearable („tragbare Vorrichtung“) handeln kann, die ein Fahrer bzw. Benutzer des Fahrzeugs mit sich führen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer Zugangsanordnung nach einer obigen Darstellung oder einer Ausgestaltung davon geschaffen. Hierdurch wird die Sicherheit und der Komfort des Fahrzeugs weiter verbessert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Zugangsanordnung für ein Fahrzeug geschaffen, das folgende Schritte aufweist. Es werden mehrere Abfragesignale an einen mobilen Identifikationsgeber seitens des Fahrzeugs ausgesendet. Insbesondere erfolgt das Aussenden der Abfragesignale nacheinander. Ferner werden entsprechende Antwortsignale von dem mobilen Identifikationsgeber ansprechend auf die ausgesendeten Abfragesignale empfangen. Außerdem wird ein jeweiliges Zeitintervall bestimmt, das zwischen dem Aussenden eines Abfragesignals und dem Empfangen eines entsprechenden Antwortsignals vergangen ist. Schließlich wird ein unterschiedlicher Steuerbefehl seitens des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer Änderung bezüglich der bestimmten Zeitintervalle zu zwei ausgesendeten Abfragesignalen ausgegeben.
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Das Aussenden der Abfragesignalen und Antwortsignalen erfolgt insbesondere nach dem UWB-Standard.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Zugangsanordnung sind, soweit auf das Fahrzeug und das Verfahren anwendbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugs und des Verfahrens anzusehen, und umgekehrt.
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Beschreibung
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Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Zugangsanordnung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 einen zeitlichen Ablauf bezüglich des Sendens und Empfangens von UWB-Signalen seitens des Fahrzeugs zum Erläutern eines automatischen Verriegelns des Fahrzeugs;
- 3 einen zeitlichen Ablauf bezüglich des Sendens und Empfangens von UWB-Signalen seitens des Fahrzeugs zum Erläutern eines automatischen Entriegelns des Fahrzeugs;
- 4 einen zeitlichen Ablauf bezüglich des Sendens und Empfangens von UWB-Signalen seitens des Fahrzeugs in einer statischen Situation in Bezug auf einen tragbaren Identifikationsgeber.
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Es sei zunächst auf 1 verwiesen, in der eine passive elektronische Zugangsanordnung ZA für ein Fahrzeug FZ, das als ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, gezeigt ist. Als eine zentrale Komponente des fahrzeugseitigen Teils der Zugangsanordnung ZA ist eine fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE vorgesehen. Diese ist in der Lage, zwei verschiedene Arten von Signalen auszusenden bzw. zu empfangen. Einerseits ist sie dafür ausgelegt, zeitlich aufeinanderfolgende Abfragesignale regelmäßig in vorbestimmten Zeitintervallen über eine fahrzeugseitige Antenne FAB auszusenden. Dabei werden die Abfragesignale AFB von der Antenne FAB insbesondere mit gleicher bzw. gleichbleibender Sendfeldstärke ausgesendet. Diese Abfragesignale AFB dienen dazu, einen mobilen Identifikationsgeber als mobilen Teil der Zugangsanordnung ZA zu erkennen, wenn er sich dem Fahrzeug nähert, um einen Frage-Antwort-Dialog auszulösen, mittels dem eine Vor-Authentifizierung oder eine Authentifizierung des mobilen Identifikationsgebers gegenüber dem Fahrzeug durchgeführt werden kann.
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Ein mobiler Identifikationsgeber soll hier im Beispiel als ein Smartphone ausgebildet sein, das einerseits eine Benutzerschnittstelle DSP für einen Fahrer bzw. Benutzer, sowie die entsprechenden Funk- und Steuerkomponenten, wie sie im Folgenden beschrieben werden, aufweist.
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Nähert sich beispielsweise ein derartiger Identifikationsgeber IDA dem Fahrzeug FZ, so wird er, wenn er in einen Erfassungsbereich der Abfragesignale AFB (ab Unterschreiten einer bestimmten Entfernung zum Fahrzeug) gekommen ist, die Abfragesignale AFB mittels einer identifikationsgeberseitigen Antenne IAN empfangen, und an eine identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung ISE weiterleiten. Für einen (Vor-)Authentifizierungsvorgang kann der Identifikationsgeber IDA einen Code CO aus einem Speicher einer identifikationsgeberseitigen Steuereinrichtung IST auslesen, so dass dieser über die identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung ISE und die identifikationsgeberseitige Antenne IAN im Rahmen eines Antwortsignals ANB zurück zum Fahrzeug, d. h. zur Antenne FAB geschickt wird.
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Der Frage-Antwort-Dialog mittels der Signale AFB und ANB kann gemäß einem Bluetooth-Standard, und insbesondere gemäß dem Bluetooth Low Energy (BLE)-Standard erfolgen, um auf diese Weise eine stromsparende Kommunikation zu gewährleisten.
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Bei diesem ersten Kontakt des mobilen Identifikationsgebers IDA mit dem Fahrzeug FZ befindet er sich noch an einer Position POS1, die noch zu weit weg vom Fahrzeug entfernt ist, um einen Entriegelungsvorgang einer Tür TFZ des Fahrzeugs FZ auszulösen. Hierzu muss sich der Identifikationsgeber noch weiter dem Fahrzeug nähern.
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Entspricht der vom mobilen Identifikationsgeber IDA an das Fahrzeug FZ übertragene Code einem Soll-Code, der insbesondere in einer (nicht dargestellten) Speichereinrichtung einer fahrzeugseitigen Steuereinrichtung FST gespeichert ist, so hat der mobile Identifikationsgeber IDA zumindest einen ersten Authentifizierungsvorgang positiv durchgeführt. Aufgrund dieses positiven Authentifizierungsvorgangs teilt die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST der fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung FSE mit, eine präzise Verortung oder Lokalisierung (ranging) des mobilen Identifikationsgebers IDA auf seinem Weg zum Fahrzeug zu beginnen.
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Es wird nun angenommen, dass sich der mobile Identifikationsgeber IDA von seiner ersten Position POS1 entlang des Pfeils HB12 in Richtung der zweiten Position POS2, und somit näher zum Fahrzeug begibt. Währenddessen wird die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE mittels eines weiteren Abschnitts mit der Verortung, insbesondere im einfachen Fall mit einer Entfernungsbestimmung des mobilen Identifikationsgebers IDA zum Fahrzeug FZ beginnen. Dazu werden über eine Antenne FAU in weiteren regelmäßigen Zeitintervallen weitere Abfragesignale AFU von Seiten des Fahrzeugs ausgesendet. Diese weiteren Abfragesignale AFU werden insbesondere gemäß einem UWB (Ultra Wide Band)-Standard ausgesendet mit dem Zweck, durch eine Laufzeitmessung eine präzise Entfernungsbestimmung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber IDA und dem Fahrzeug FZ (genauer gesagt dessen Antenne FAU) durchführen zu können.
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Befindet sich der mobile Identifikationsgeber IDA nun an der Position POS2, und liegt er im Erfassungsbereich der Abfragesignale AFU, so wird er mit seiner Antenne IAN (oder einer dazu separaten UWB-Antenne) das Signal empfangen und an die identifikationsgeberseitige Sende-/Empfangseinrichtung ISE weiterleiten. Diese kann dann mittels einer in einem Speicher der identifikationsgeberseitigen Steuereinrichtung IST gespeicherten Signatur SIG ein entsprechendes Antwortsignal ANU, wiederum in Form eines UWB-Signals, zurück zur fahrzeugseitigen UWB-Antenne FAU senden. Entweder in der fahrzeugseitigen Sende-/Empfangseinrichtung FSE oder in der fahrzeugseitigen Steuereinrichtung FST kann dann die Zeit zwischen dem Senden des Abfragesignals AFU und dem Empfangen des Antwortsignals ANU berechnet werden. Vorteilhafterweise wird dann die vorgesehene Zeit abgezogen, die der mobile Identifikationsgeber für die Bearbeitung des Abfragesignals AFU und das Erzeugen des mit der Signatur SIG versehenen Antwortsignals ANU benötigt, und die fahrzeugseitige Steuereinrichtung kann mittels der somit „bereinigten“ Zeitdauer auf die Entfernung schließen, die der mobile Identifikationsgeber IDA von der UWB-Antenne FAU entfernt ist. Würde man mehrere UWB-Antennen am Fahrzeug FZ vorsehen (nicht dargestellt) so könnte auf diese Weise durch Triangulation nicht nur eine Entfernung des mobilen Identifikationsgebers zum Fahrzeug FZ, sondern präzise seine Position ermittelt werden.
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Es wird nun weiter davon ausgegangen, dass sich der mobile Identifikationsgeber IDA weiter in einer dynamischen Situation befindet, bei der er sich dem Fahrzeug nähert und sich dabei von der Position POS2 in Richtung des Pfeils HB23 zur Position POS3 bewegt. Auch in dieser Position POS3 empfängt der mobile Identifikationsgeber IDA Abfragesignale AFU von der fahrzeugseitigen UWB-Antenne FAU, um diese dann mit einer entsprechenden Signatur SIG im Rahmen von Antwortsignalen ANU zu beantworten. Bei jedem Frage-Antwort-Dialog ANU wird die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE oder insbesondere die nachgeschaltete fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST die Laufzeit der Signale messen und entsprechend daraus die Entfernung der Positionen des mobilen Identifikationsgebers zur Antenne FAU bestimmen können.
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So kann insbesondere die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST bestimmen, ob sich der mobile Identifikationsgeber IDA innerhalb eines Entriegelungsbereichs befindet, der einen Raumbereich definiert, welcher einen maximalen Abstand eines Radius ESB von der fahrzeugseitigen UWB-Antenne FAU hat. Ferner kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST bestimmen, ob sich der mobile Identifikationsgeber innerhalb eines Motorstartbereichs befindet, der einen Raumbereich um die fahrzeugseitige UWB-Antenne FAU darstellt, der einen maximalen Radius oder Abstand MSB aufweist. Dabei ist der Radius MSB kleiner als der Radius ISB.
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Wie es auf der rechten Seite von 1 gezeigt ist, kann es auch vorkommen, dass sich der mobile Identifikationsgeber im Inneren des Fahrzeugs FZ befindet. Ein derartiger Identifikationsgeber wird dann als ein mobiler Identifikationsgeber IDI bezeichnet und kann entweder identisch zum Identifikationsgeber im Außenbereich des Fahrzeugs FZ sein, oder separat, wobei er dann die gleichen Komponenten aufweist, wie der mobile Identifikationsgeber IDA außerhalb des Fahrzeugs FZ. Auch ein mobiler Identifikationsgeber IDI kann durch einen Frage-Antwort-Dialog lokalisiert werden, der durch Aussenden eines Signals AFU eingeleitet und durch Empfangen eines signierten Antwortsignals ANU abgeschlossen wird. So kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST feststellen, dass entsprechend der Darstellung von der 1 sich der mobile Identifikationsgeber IDI an der Position POSI befindet, die innerhalb des Motorstartbereichs liegt. Befindet sich der mobile Identifikationsgeber IDI an der Position POSI beispielsweise fest in einer vorgesehenen Ablage, so handelt es sich um eine statische Situation des mobilen Identifikationsgebers.
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Es ist in dieser statischen Situation denkbar, dass die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST in Abhängigkeit der Änderung ΔZI zweier gemessener Zeitintervalle kleiner einem ersten Schwellenwert SW1 und evtl. weiterer Bedingungen einen Deaktivierungsbefehl DS an eine Zugangs- und Starteinheit ZSF zum Deaktivieren der Zugangs- und Startfunktion, oder entsprechend einen Motorstartbefehl MS ausgibt, um beispielsweise eine Wegfahrsperre zu deaktivieren, und somit einen Antriebsmotor MO zu starten.
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Für die folgende Darstellung der Erfindung seien noch die übrigen fahrzeugseitigen Komponenten erläutert, die mit der fahrzeugseitigen Steuereinrichtung FST verbunden sind. Dazu zählen eine Zentralverriegelungsanlage TSS zum Verriegeln bzw. Entriegeln der Fahrzeugtür TFZ, ein Türsensor TSE zum Erfassen eines offenen oder geschlossenen Zustands zumindest einer Tür des Fahrzeugs (wie der Tür TFZ), sowie ein Verriegelungssensor VSE zum Erfassen eines entriegelten oder verriegelten Zustands zumindest einer Tür des Fahrzeugs, wie der Tür TFZ. Dabei ist es denkbar, dass die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST einen Steuerbefehl SB an die Zentralverriegelungsanlage TSS senden kann, der entweder einen Verriegelungsbefehl VS oder einen Entriegelungsbefehl ES beinhaltet. Der Türsensor TSE ist dafür ausgelegt, den offenen OZS oder geschlossenen GZS Zustand der Tür TFZ an die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST weiterzuleiten. Entsprechend ist der Verriegelungssensor VSE dafür eingerichtet, Sensordaten, wie den verriegelten Zustand VZS oder den entriegelten Zustand EZS der Fahrzeugtür an die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST zu senden.
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Es sei nun auf 2 verwiesen, in der ein Zeitablauf zur Darstellung eines automatischen Verriegelungsvorgangs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Es wird dabei davon ausgegangen, dass wie in 1 erwähnt, ein mobiler Identifikationsgeber beispielsweise an der Position POS3 bereits durch einen Frage-Antwort-Dialog mittels der Signale AFB und ANB einen Authentifizierungsvorgang positiv durchlaufen hat und sich die fahrzeugseitige Steuereinrichtung im Lokalisierungs-Modus bzw. Verortungs-Modus befindet. In diesem sendet sie in den ersten Zeitintervallen Z1 regelmäßig Abfragesignale AFU aus. Nun wird davon ausgegangen, dass sich der mobile Identifikationsgeber IDA vom Fahrzeug FZ wegbewegt, beispielsweise von der Position POS3 entlang des Pfeils WB32 zur Position POS2 und von dort entlang des Pfeils WB21 zur Position POS1.
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Für den Zeitablauf von 2 bedeutet das, dass die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE zum Zeitpunkt T1R ein Signal an den mobilen Identifikationsgeber IDA aussendet, der sich zu dieser Zeit an der Position POS3 nahe beim Fahrzeug befindet. Entsprechend wird das Abfragesignale AFU und das entsprechende Antwortsignal ANU jeweils eine kurze Laufzeit haben, so dass innerhalb eines kurzen Zeitintervalls ZI1 die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE zum Zeitpunkt T1A das Antwortsignal ANU empfängt. Das kurze Zeitintervall ZI1 repräsentiert mehr oder weniger einen kurzen Abstand DI1 zwischen mobilen Identifikationsgeber und Fahrzeug.
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Dann sendet die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE zum Zeitpunkt T2R ein weiteres Abfragesignal AFU an den mobilen Identifikationsgeber IDA aus, der sich (aufgrund des Wegbewegens des Fahrers, der den mobilen Identifikationsgeber mit sich führt) bereits an der Position POS2 befindet. Da diese weiter vom Fahrzeug FZ entfernt ist als die Position POS3, wird auch die Laufzeit der entsprechenden Abfrage- und Antwortsignale länger sein, so dass das Zeitintervall ZI2 bis zum Zeitpunkt T2A, dem Empfang des zweiten Antwortsignals, länger ist als das Zeitintervall ZI1. Entsprechend wird durch die größere Laufzeit auch ein größerer Abstand DI2 festgestellt.
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Zum Zeitpunkt T3R sendet die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung ein weiteres Abfragesignal an den mobilen Identifikationsgeber IDA aus, der sich bereits weiter vom Fahrzeug entfernt hat und sich beispielsweise an der Position POS1 befindet. Der mobile Identifikationsgeber IDA signiert dieses Abfragesignal AFU und sendet ein Antwortsignal ANU zurück, das die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE zum Zeitpunkt T3A empfängt. Dieses dritte Zeitintervall ZI3 ist nun größer als das zweite Zeitintervall ZI2, so dass auch der dadurch festgestellte Abstand DI3 zwischen mobilen Identifikationsgeber IDA und Fahrzeug FZ größer als der ermittelte Abstand DI2 ist.
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Die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST kann nun diese ermittelten Zeitintervalle dazu verwenden, bestimmte Steuervorgänge an den oben erwähnten fahrzeugseitigen Komponenten durchzuführen. Im einfachsten Fall kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST prüfen, ob zwischen den ermittelten Zeitintervallen ZI1, ZI2 und/oder ZI3 eine Änderung ΔZI stattgefunden hat, die größer als ein vorbestimmter Schwellwert SW1 ist. Beispielsweise kann geprüft werden, ob die Differenz ZI2 - ZI1 größer dem Schwellwert SW1 ist, oder ob die Differenz ZI3 - ZI2 größer als der Schwellwert SW1 ist. Ist die jeweilige Differenz größer als der Schwellwert, so kann von einer dynamischen Situation gesprochen werden, bei der sich der mobile Identifikationsgeber IDA bewegt. Ein Bewegen kann dabei eine Bewegung zum Fahrzeug hin oder vom Fahrzeug weg sein. Nimmt man den einfachsten Fall an, so kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST immer dann einen Verriegelungsbefehl ausgeben, wenn sie eine Änderung von zwei gemessenen Zeitintervallen größer dem Schwellwert SW1 basierend auf dem Aussenden von mindestens zwei Abfragesignalen AFU hintereinander festgestellt hat.
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Jedoch ist es auch denkbar, eines oder mehrere weitere Kriterien für die Ausgabe eines Steuerbefehls SB an die Zentralverriegelungsanlage TSS zu verwenden. Beispielsweise kann nach dem Bestimmen der Differenz zweier gemessener Zeitintervalle größer als der erste Schwellwert SW1 ferner überprüft werden, ob eines oder beide der für die Differenzbildung verwendeten Zeitintervalle größer einem absoluten Zeitschwellenwert SW2 ist. Dieser Zeitschwellenwert repräsentiert dabei auch wieder einen bestimmten Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem mobilen Identifikationsgeber. Wird somit im ersten Schritt festgestellt, dass es sich um eine dynamische Situation handelt, bei der ΔZI größer SW1 ist, und ferner eines zur Differenzbildung verwendeten Zeitintervall größer einem absoluten Schwellwert SW2 ist, wobei insbesondere bei der vorhergehenden Differenzbildungen (z.B. bei der Bildung der Differenz ZI2 - ZI1) keines der verwendeten Zeitintervalle größer dem zweiten Schwellwert SW2 war, so wird ein Weggehen des Fahrers vom Fahrzeug und somit ein Wegbewegen des von dem mitgeführten mobilen Identifikationsgeber festgestellt. Diese Kriterien gemäß der dargestellten Schritte können dann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST dazu veranlassen, einen Steuerbefehl SB in Form eines Verriegelungssignals VS an die Zentralverriegelungsanlage auszugeben, damit diese alle Türen des Fahrzeugs verriegelt.
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Nun sei auf 3 verwiesen, in der der Fall des Entriegelns eines Fahrzeugs dargestellt ist. Dabei sendet die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE zu den Zeitpunkten T1R, T2R und T3R in ersten vorbestimmten Zeitintervallen Z1 Abfragesignale AFU aus, die von dem mobilen Identifikationsgeber IDA, der sich währenddessen beispielsweise von der Position POS1 zum Zeitpunkt T1R über die Position POS2 zum Zeitpunkt T2R zur Position POS3 zum Zeitpunkt T3R bewegt. Aufgrund der Bewegung zum Fahrzeug FZ bzw. zur fahrzeugseitigen UWB-Antenne FAU hin, verkürzen sich die Laufzeiten von der längsten Laufzeit ZI1 über die mittlere Laufzeit ZI2 zur kürzesten Laufzeit ZI3, da sich die Position POS3 am nächsten zum Fahrzeug FZ befindet. Entsprechend werden auch über die Laufzeiten ZI1, ZI2 und ZI3 ermittelten Abstände DI1, DI2 und DI3 geringer.
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Bildet man nun wieder Differenzen zwischen den gemessenen Zeitintervallen ZI1 - ZI2 bzw. ZI2 - ZI3, so werden diese alle größer dem Schwellenwert SW1 sein, wodurch eine dynamische Situation erkannt wird. Im einfachsten Fall könnte man auch hier festlegen, dass bei Erkennen einer dynamischen Situation ein Entriegelungsbefehl ES als Steuerbefehl SB von der fahrzeugseitigen Steuereinrichtung FST an die Zentralverriegelung TSS ausgegeben wird (anstelle des zu 2 erwähnten Verriegelungsbefehls VS).
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Es ist jedoch denkbar, auch hier weitere Kriterien für die Ausgabe eines Entriegelungsbefehls ES zu verwenden. So wäre es denkbar, zu prüfen, ob in einer dynamischen Situation eines der für die Differenzbildung verwendeten Zeitintervalls oder auch beide verwendeten Zeitintervalle (wie die Zeitintervalle ZI2 oder Z13) kleiner als ein vorbestimmter weiterer absoluter Zeitschwellenwert SW3 ist. Das bedeutet, hier soll geprüft werden, ob die Laufzeit von korrespondierenden UWB-Signalen AFU und ANU kleiner einer vorbestimmten Zeit sind, und sich somit der mobile Identifikationsgeber innerhalb eines bestimmten Abstands vom Fahrzeug FZ wegbefindet. Ein derartiger Abstand wurde beispielsweise ja durch den Radius ESB zur Definition des Entriegelungsbereichs bereits festgelegt, siehe 1. Somit kann nach Bestimmen einer dynamischen Situation sowie der Tatsache, dass zumindest eines der zur Differenzbildung verwendeten Zeitintervalle kleiner als ein weiterer vorbestimmten Zeitschwellenwert SW3 ist, (und sich somit der mobile Identifikationsgeber in einem Entriegelungsbereich befindet) ein Entriegelungssignal ES als Steuerbefehl SB an die Zentralverriegelungsanlage TSS ausgegeben werden, insbesondere wenn die zuvor überprüften und für die Differenzbildung verwendeten Zeitintervalle oder zumindest eines davon stets größer als der weitere Zeitschwellenwert SW3 waren.
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Schließlich sei noch auf 4 verwiesen, in der eine statische Situation dargestellt ist. Wie in den obigen beiden Figuren bereits erwähnt, wird die fahrzeugseitige Sende-/Empfangseinrichtung FSE in ersten vorbestimmten Zeitintervallen Z1 zu den Zeitpunkten T1R, T2R und T3R Abfragesignale AFU aussenden. Nun sei jedoch angenommen, dass sich der mobile Identifikationsgeber nicht bewegt, sondern sich nahe an der fahrzeugseitigen UWB-Antenne FAU befindet. Beispielsweise kann er hierbei in einer speziellen Ablage abgelegt sein. Diese Ablage kann in einer Position POSI angeordnet sein, die sich aufgrund ihrer geringen Entfernung innerhalb des Motorstartbereichs befindet, der durch den Radius MSB definiert wird.
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Da sich der mobile Identifikationsgeber IDI in der Ablage nicht bewegt, werden die gemessenen Zeitintervalle ZI1, ZI2 und ZI3 nahezu identisch sein, und somit eine Differenz aus ZI1 - ZI2 oder ZI2 - ZI3 kleiner dem vorbestimmten Schwellwert SW1 sein. Nun könnte man im einfachsten Fall definieren, dass die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST bei Erkennen einer statischen Situation automatisch einen weiteren Authentifizierungsvorgang einleitet, um bei positiven Ausgang eine Wegfahrsperre zu deaktivieren bzw. ein Motorstartsignal MS an den Antriebsmotor MO auszugeben.
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Es ist jedoch auch hier denkbar, wieder eines oder mehrere zusätzliche Kriterien für die Ausgabe eines differenzierten Steuerbefehls zu berücksichtigen. So kann nach Feststellen der statischen Situation ferner geprüft werden, ob eines oder alle der zur Differenzbildung verwendeten Zeitintervall ZI1, ZI2 oder ZI3 kleiner einem bestimmten weiteren Zeitschwellenwert SW4 sind. Dabei kann der Zeitschwellenwert SW4 kleiner als der Zeitschwellenwert SW3 sein. Ferner kann der Zeitschwellenwert SW4 beispielsweise mit dem Radius MSB korrelieren, der den Motorstartbereich definiert, so dass in dem Fall, dass sich der mobile Identifikationsgeber im Motorstartbereich befindet, eine Laufzeit der UWB-Signale AFU und ANU erzielt wird, die kleiner ist, als der Schwellenwert SW4. Dies würde für einen mobilen Identifikationsgeber IDI zutreffen, der sich in der Ablage an der Position POSI befindet.
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Wird hingegen eine statische Situation in einem ersten Schritt festgestellt und danach, dass alle Zeitintervalle ZI1 bis ZI3 größer als der vorbestimmte Schwellenwert SW4 sind, so kann davon ausgegangen werden, dass der entsprechende mobile Identifikationsgeber wahrscheinlich versehentlich im Fahrzeug oder in der Nähe des Fahrzeugs verloren bzw. vergessen wurde. Entsprechend kann in diesem Fall die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST ein Deaktivierungssignal DS an die Zugangs-/Start-Einrichtung ZSF senden, um auf Seiten des Fahrzeugs die entsprechende Zugangs- und/oder Startfunktion zu deaktivieren.
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Neben der besonderen Auswertung der gemessenen Laufzeitintervall ZI1 bis ZI3 und die entsprechenden Differenzen daraus für eine differenzierte Steuerung von Fahrzeugkomponenten, ist es auch denkbar, die oben genannten Sensoren, wie den Türsensor TSE oder den Verriegelungssensor VSE in die Entscheidung miteinzubeziehen, welcher Steuerbefehl ausgegeben werden soll. So ist es denkbar, bei Feststellen eines dynamischen Falls (Laufzeitdifferenzbildung ΔZI größer dem ersten vorbestimmten Schwellenwert SW1) zu prüfen, welchem Zustand der Verriegelungssensor VSE gerade ausgibt. Gibt er gerade einen verriegelten Zustand VZS aus, so kann bei Erkennen einer dynamischen Situation automatisch einen Entriegelungsbefehl ES ausgegeben werden, während bei Vorliegen eines entriegelten Zustands EZS automatisch ein Verriegelungsbefehl ausgegeben werden kann.
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Überdies ist es denkbar, dass die fahrzeugseitige Steuereinrichtung FST innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer erst ein Öffnen einer Fahrzeugtür und dann ein Schließen der Fahrzeugtür über den Türsensor TSW erkennt, woraufhin dann nach Aussenden mehrerer Abfragesignale AFU eine Änderung bzw. Differenz in entsprechenden Laufzeiten (Laufzeitdifferenzbildung) ΔZI größer dem ersten Schwellenwert SW1 folgt. Das Vorliegen dieser Kriterien lässt darauf schließen, dass der Fahrer aus seinem Fahrzeug FZ aussteigt und sich von diesem wegbewegt. Entsprechend kann das Vorliegen dieser Kriterien dafür genutzt werden, einen automatischen Verriegelungsbefehl auszugeben.
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Es sei abschließend bemerkt, dass durch die Laufzeitmessung der Signale AFU und ANU im Rahmen eines Frage-Antwort-Dialogs eine präzise Verortung oder Abstandsmessung durchgeführt werden kann, so dass die Sicherheit der Zugangsanordnung erhöht wird und eine Funkstreckenverlängerungen im Rahmen eines sogenannten Mittelsmannangriffs („Relay Attack“) nicht mehr durchgeführt werden kann.
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Überdies kann durch Überwachen der Änderung der Zeitintervalle zu jeweils zwei ausgesendeten Abfragesignalen auf verschiedene Situationen des mobilen Identifikationsgebers reagiert werden, und entsprechend kann die fahrzeugseitige Steuereinrichtung den geeigneten Steuerbefehl ausgeben. Diese Überwachung kann dabei mit minimiertem vorrichtungstechnischem Aufwand durchgeführt werden, da wie in dem in 1 erläuterten Fall dieses Überwachen der Änderung der Zeitintervalle bzw. der Änderung der Abstände zwischen Fahrzeug und dem mobilen Identifikationsgeber im einfachsten Fall mit nur einer fahrzeugseitigen und einer identifikationsgeberseitigen Sende-/Empfangseinrichtung ausgeführt werden kann, und somit sehr kostengünstig ist.
