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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Authentifikationsvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
6 und ein Verfahren zur Betätigung
einer Authentifikationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
7.
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Aus
der
EP 0 427 342 B1 ist
ein Übertragungssystem
für Kraftfahrzeugzugangsdaten
bekannt, welches mit mehr als einem Authentifikationselement (ID-Geber,
elektronischer Schlüssel)
betrieben werden kann. Zur Vermeidung von Datenaustauschkollisionen
werden die Authentifikationselemente in vorbestimmten Zeitfenstern
abgefragt, so dass beispielsweise Störungen, die durch zeitgleiches
Senden entstehen könnten,
vermieden werden.
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Als
Nachteil in diesem Zusammenhang ist zu nennen, dass der gesamte
Authentifizierungsvorgang relativ lange dauert, und zwar konstruktionsbedingt
um so länger,
je mehr Authentifikationselemente dem Übertragungssystem zugeordnet
werden müssen.
Dieser Nachteil kann insbesondere bei sogenannten Passiv-Entry/Passive-Go
(PE/PG) Systemen nicht in Kauf genommen werden. PE/PG-Systeme müssen mit
besonders schnellen Authentifikationsvorrichtungen ausgestattet
werden, da beispielweise die Türen
bereits entriegelt sein müssen,
nachdem der berechtigte Benutzer den Türknauf hintergreift und bevor
dieser mechanisch betätigt
wird. Das in der
EP
0 427 342 B1 beschriebene Übertragungssystem ist hierfür nicht
geeignet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr darin, eine Authentifikationsvorrichtung
mit mehr als einem zugeordneten Authentifikationselement bereitzustellen,
die einen schnelleren Authentifizierungsvorgang ermöglicht und
bei der Datenkollision bei der Funkübertragung vermieden werden.
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VORTEILE DER
ERFINDUNG
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Authentifizierungsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1. Dadurch, dass die Authentifikationsvorrichtung
mit einem Frequenzscanner ausgestattet ist, der mindestens zur Detektion
der Trägersignalfrequenzen
fTn der zugeordneten Authentifikationselemente
geeignet ist, wird sichergestellt, dass die Trägerfrequenzen der zugeordneten Authentifikationsmittel
detektiert und die Informationen hierüber für die Zuordnung der Authentifikationselemente
an die Auswerteeinheit weitergegeben werden können.
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Vorteilhafterweise
kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Frequenzscanner dazu geeignet ist,
einen vorbestimmbaren Frequenzbereich Δf abzutasten, der durch die
höchste
bzw. niedrigste zu erwartende Trägerfrequenz
der zugeordneten Authentifikationsmittel begrenzt ist. Durch diese
Maßnahme wird
ein weiterer Zeitgewinn erreicht, da die Abtastzeit auf ein Minimum
beschränkt
werden kann, bzw. es kann ein vorbestimmbares Frequenzfenster für bestimmte
zugeordnete Authentifikationselemente festgelegt werden.
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Es
kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Frequenzscanner
zur Detektion einer Trägersignalstärke eines
zugeordneten Authentifikationselements geeignet ist. Durch die Einbeziehung
dieses weiteren Parameters in die Detektion kann die Zuordnung der
Authentifikationselemente weiter verbessert werden.
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Auch
kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Frequenzscanner
zur Detektion einer Trägersignalgüte (Signal-Rausch-Abstand),
eines zugeordneten Authentifikationselements geeignet ist. Durch
die Einbeziehung dieses weiteren Detektionsparameters lässt sich
die Zuordnung der Authentifikationselemente weiterhin verbessern.
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Zur
Aktivierung der Authentifikationsvorrichtung kann vorteilhafterweise
vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit mit einem Türkontaktschalter verbunden
ist und zur Steuerung der Kraftfahrzeugverriegelung mit einer elektrisch
betätigbaren
Türverriegelung
verbunden ist. Die Steuerung der Türverriegelung stellt einen
möglichen
Anwendungsbereich für
den Einsatz der erfindungsgemäßen Authentifikationsvorrichtung
dar. Beispielsweise kann sie auch im Bereich der Inbetriebnahme
des Motors, oder anderer elektrischer Komponenten eingesetzt werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Kraftfahrzeug
bereitzustellen, welches mit einer geeigneten Authentifikationsvorrichtung
ausgestattet ist, die zur Durchführung
eines schnellen Authentifikationsvorgangs geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 6 gelöst.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren
zur Betätigung
einer erfindungsgemäßen Authentifikationsvorrichtung
bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 7 mit nachfolgenden Verfahrensschritten
gelöst,
die eine schnelle Authentifizierung sicherstellen können. Zunächst wird
beispielsweise der Türkontaktschalter
des Kraftfahrzeugs betätigt,
wodurch eine Aktivierung der zugeordneten Authentifikationselemente
und eine Aktivierung des Frequenzscanners erfolgt, wobei die Authentifikationselemente
ein zugeordnetes spezifisches Trägersignal
auf einer zugeordneten Trägerfrequenz
für eine
vorbestimmbare Zeit t aussenden, wobei mindestens die Trägersignalfrequenzen
der Authentifikationselemente von dem Frequenzscanner detektiert
und diese Informationen an die Auswerteeinheit weitergegeben werden,
wobei sich die Durchführung
eines Challenge-Response-Verfahrens
zwischen der Sende- und Empfangseinheit bzw. der Auswerteeinheit
und den detektierten Authentifikationselementen und die Generierung
eines positiven Authentifikationszustandes in der Auswerteeinheit
bei positiver Authentifikation anschließt.
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Eine
mögliche
vorteilhafte Ausnutzung des positiven Authentifikationszustandes
könnte
darin liegen, dass bei Vorliegen eines positiven Authentifikationszustandes
die Türverriegelung
entriegelt wird.
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Auch
kann zur Steigerung der Verfahrenssicherheit vorgesehen sein, dass
neben der Detektion der Trägersignalfrequenz
auch die Trägersignalstärke und/oder
die Trägersignalgüte (Signal-Rausch-Abstand) zur
Zuordnung der Authentifikationselemente herangezogen werden kann.
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ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen. Darin
zeigt:
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1 eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Authentifikationsvorrichtung;
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2 eine schematische Trägerfrequenzdarstellung
für eine
erfindungsgemäße Authentifikationsvorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Zunächst wird
auf 1 bezug genommen.
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Eine
erfindungsgemäße Authentifikationsvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug 1 umfasst im wesentlichen eine Auswerteeinheit 2,
eine Sende- und Empfangseinheit 3 mit einem Frequenzscanner 4, sowie
ein zugeordnetes erstes Authentifikationselement 7 und
ein zweites Authentifikationselement 8. Grundsätzlich können der
erfindungsgemäßen Authentifikationsvorrichtung
beliebig viele Authentifikationselemente zugeordnet werden. Die
nachfolgenden Ausführungen
beschränken
sich lediglich aus illustrativen Gründen auf die Darstellung von
zwei Authentifikationselementen 7, 8.
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Die
Auswerteeinheit 2 ist grundsätzlich dazu geeignet, die anfallenden
Prozeduren und Protokolle für
die Funktion der Authentifizierungsvorrichtung sowie die notwendigen
Schaltvorgänge
durchzuführen.
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Die
Sende- und Empfangseinheit 3 ist mit der Auswerteeinheit 2 verbunden
oder wahlweise in die Auswerteeinheit 2 integriert. Sie
dient grundsätzlich zur
Kommunikation mit den Authentifikationselementen 7, 8 via
Datenfunk. Als Verfahren sei hierzu auf die Prinzipien des Challenge-Response-Verfahrens verwiesen,
auf die an dieser Stelle nicht näher
eingegangen werden soll.
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Der
Frequenzscanner 4 ist in der hier dargestellten Ausführungsform
ein Teil der Sende- und Empfangseinheit 3, kann aber auch
separat oder als Element der Auswerteeinheit 2 vorgesehen
sein. Der Frequenzscanner 4 ist grundsätzlich dazu geeignet, einen
vorbestimmbaren Frequenzbereich Δf
abzutasten und die Präsenz
eines Trägersignals
mit den Parametern Trägersignalfrequenz
fTn, Trägersignalstärke, und
Trägersignalgüte (Signal-Rausch-Abstand)
zu bestimmen und an die Auswerteeinheit zu übermitteln. Der abzutastende
Frequenzbereich ist entsprechend den minimal bzw. maximal zu erwartenden
Trägerfrequenzen
fTn der zugeordneten Authentifikationsmittel 7, 8 ausgelegt.
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Bei
den Authentifikationselementen 7, 8 handelt es
sich um sogenannte ID-Geber, die von Benutzern mitgeführt werden
können.
Sie sind im Rahmen des Challenge-Response-Verfahrens dazu geeignet, entsprechende
digitale Signaturen durch die Sende- Empfangseinheit 3 mit
der Auswerteeinheit 2 auszutauschen, die bei Übereinstimmung
(positive Authentifikation) beispielsweise zur Generierung einer
Türöffnung führen könnte. Die
hierzu benötigten
digitalen Informationen werden mittels Datenfunk übertragen,
wobei im wesentlichen ein Frequenzmodulationsverfahren angewendet
wird und jedem Authentifikationselement eine spezifische Trägerwellenfrequenz
fTn zugeordnet wird.
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Des
weiteren ist das Fahrzeug 1 mit mindestens einem Türkontaktschalter 5 und
einer elektrisch betätigbaren
Türverriegelung 6 ausgestattet,
die mit der Auswerteeinheit 2 verbunden sind und von dieser abgefragt
bzw. gesteuert werden können.
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Die
erfindungsgemäße Authentifizierungsvorrichtung
lässt sich
vorteilhafterweise anhand ihrer Arbeitsweise detailliert beschreiben.
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Durch
Betätigen
des Türkontaktschalters 3 wird
die Authentifizierungsvorrichtung aktiviert. Die Sende- und Empfangseinheit
sendet ein Aktivierungssignal, welches im Falle von zugeordneten
Authentifikationselementen 7, 8 empfangen werden kann.
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Die
Authentifikationselemente 7 ,8 senden ihrerseits
für eine
vorbestimmbare Zeit t zunächst
ein spezifisches unmoduliertes Trägersignal auf einer Frequenz
fT1 (für
das Authentifikationselement 7) bzw. fT2 (für das Authentifikationselement 8).
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Mit
der Betätigung
des Türkontaktschalters 3 wird
gleichermaßen
der Frequenzscanner 4 aktiviert, so dass die von den Authentifikationselementen 7, 8 ausgesendeten
Trägersignalfrequenzen
fTn und/oder Trägersignalstärken und/oder Trägersignalgüten (Signal-Rausch-Abstand)
erfasst und die hieraus gewonnenen Werte an die Auswerteeinheit 2 übertragen
werden können.
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Entsprechend
der detektierten Trägersignalfrequenz
fTn, Trägersignalstärke, und
Trägersignalgüte (Signal-Rausch-Abstand) wird eine
eindeutige Zuordnung der Authentifikationselemente 7, 8 getroffen.
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An
die zuvor beschriebene Zuordnung der Authentifikationselemente 7, 8 anhand
ihrer spezifischen Trägerfrequenzen,
schließt
sich das eigentliche Challenge- Response-Verfahren
zwischen den Authentifikationselementen 7, 8 und
der Auswerteeinheit 2 über
die Sende- und Empfangseinheit 3 an, welches bei positiver
Authentifikation zu einer Öffnung
der Türverriegelung 6 führt.
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Eine
Signalkollision wird hier grundsätzlich vermieden,
da der Frequenzscanner 4 zuvor die Trägerfrequenzen fTn gescannt
und für
den Challenge-Response-Vorgang an die Auswerteeinheit 2 übertragen
hat.