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Querbezug zu verwandten Anmeldungen
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Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität und die Rechte der ebenfalls anhängige vorläufige US-Patentanmeldung Seriennr. 61/856,823, die am 22. Juli 2013 eingereicht wurde und den Titel ANTI-THEFT REMOTE KEYLESS ENTRY SYSTEM USING FREQUENCY HOPPING WITH AMPLITUDE LEVEL CONTROL trägt, die hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist auf Verfahren zum Verhindern von Sicherheitslücken von schlüssellosen Fahrzeugfernbedienungszugangs- bzw. Fahrzeug-RKE-Systemen (RKE = remote keyless entry) gerichtet.
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Hintergrund
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Fahrzeuge können mit passiven elektronischen Zugangssystemen ausgestattet sein, die allgemein als schlüssellose Fernbedienungszugangs- bzw. RKE-Systeme (RKE = remote keyless entry) bezeichnet werden. Solche RKE-Systeme gestatten Zugang zu dem Fahrzeug ohne Verwenden eines konventionellen, mechanischen Schlüssels. Passive RKE-Systeme arbeiten ohne dass der Fahrzeugbediener irgendwelche Drucktasten auf dem Anhänger aktiviert. Ein passiver RKE kann ein Niederfrequenzfunksignal bzw. NF-Funksignal verwenden, das durch das Fahrzeug an einen Anhänger gesendet wird, der durch den Fahrzeugbesitzer getragen wird. Der Anhänger antwortet automatisch durch Erwidern eines Hochfrequenzsignals bzw. HF-Signals zurück an das Fahrzeug. Beim Empfang eines korrekten Hochfrequenzantwortsignals wird das Fahrzeug die Türen entriegeln, um den Fahrer zu gestatten, das Fahrzeug zu betreten.
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Insbesondere kann in einem passiven RKE-System die Anhänger/Fahrzeug-Interaktion durch die Bedienung eines Türgriffes initiiert werden. Auf eine Detektion eines Kontaktes mit dem Türgriff hin, wird die RKE-Steuervorrichtung an dem Fahrzeug einen Niederfrequenzsender in dem Fahrzeug auslösen. Der fahrzeugbasierte Niederfrequenzsender wird dann ein Niederfrequenzfeld in der Nähe der Fahrzeugtür erzeugen, welches wiederum durch einen Niederfrequenzempfänger in dem Anhänger detektiert wird. Auf eine Detektion eines korrekten Niederfrequenzfeldes hin, wird der Anhänger ein Antwortbefehlssignal zurück zu dem Fahrzeug unter Verwendung einer digitalen Nachricht senden, die in ein Hochfrequenzsignal codiert ist. Der Hochfrequenzempfänger in dem Fahrzeug wird die digitale Nachricht decodieren und wird, wenn der Inhalt der Nachricht befriedigend ist, die Fahrzeugtüren entriegeln. Ähnliche Verfahren werden manchmal verwendet, um eine ”Motorstarttaste” auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs zu aktivieren.
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Identifikationscodes und Verschlüsselung werden herkömmlicherweise verwendet, um sicherzustellen, dass die Niederfrequenz-Hochfrequenz-Kommunikationsverbindung zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug sicher ist. Solche Codes und Verschlüsselung sind sehr schwer zu kopieren. Daher kann die Anhängernachricht, die erforderlich ist, um Zutritt zu dem Fahrzeug zu erhalten, nicht leicht durch einen Dieb synthetisiert bzw. künstlich erstellt werden. Jedoch gibt es, sogar mit diesen Codes und Verschlüsselung, immer noch mögliche Schwachstellen. Zwei Diebe, die zusammenarbeiten, können ein echtes Anhängerantwortsignal auslösen, auffangen und erzeugen, um das Fahrzeug-RKE-System zu täuschen, so dass es glaubt, dass sich der autorisierte Anhänger des Besitzers in der Nähe des Fahrzeuges befindet, wenn ein autorisierter Anhänger des Besitzers in Wirklichkeit weit von dem Fahrzeug entfernt ist.
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Es wird zum Beispiel angenommen, dass der Fahrzeugbesitzer mit dem autorisierten Anhänger von dem Fahrzeug entfernt ist. Zwei Diebe wollen sich Zutritt zu dem Fahrzeug verschaffen. Ein erster Dieb bleibt in der Nähe des Fahrzeugs und der zweite Dieb bleibt in der Nähe des Besitzers. Beide Diebe haben einen Niederfrequenzempfänger und einen Repeater bzw. Zwischenverstärker (Transceiver). Der erste Dieb nähert sich dem Fahrzeug und hebt den Türgriff an, was den fahrzeugbasierten Niederfrequenzsender auslöst. Der Niederfrequenzempfänger des ersten Diebs empfängt die Information, die von dem fahrzeugbasierten Niederfrequenzsender gesendet wird. Der erste Dieb wird dann das Signal an den zweiten Dieb über Hochfrequenz senden. Der Transceiver des zweiten Diebs empfängt die Information, die durch den ersten Dieb gesendet wird und sendet ein Hochfrequenzsignal mit der geeigneten Information an den autorisierten Anhänger, der durch den Fahrzeugbesitzer getragen wird. Der autorisierte Anhänger des Besitzers empfängt das Signal und sendet ein Hochfrequenzbefehlssignal (das Antwortsignal), um die Fahrzeugtür zu entriegeln. Der Transceiver des zweiten Diebs empfängt das Befehlssignal und sendet das Signal dann erneut zu dem ersten Dieb. Der Transceiver des ersten Diebs empfängt es und sendet das Befehlssignal erneut an den Hochfrequenzempfänger in dem Fahrzeug. Der Fahrzeugempfänger erkennt den Befehl, da er von dem autorisierten Anhänger stammt, und entriegelt die Autotür, was gestattet, dass der erste Dieb Zutritt zu dem Fahrzeug erhält.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgesehen zum Verhindern von Sicherheitslücken passiver, schlüsselloser Fernbedienungszugangs- bzw. passiver RKE-Systeme (RKE = remote keyless entry) für ein Fahrzeug, das die Schritte des Sendens von Signalen zwischen einem Anhänger und dem Fahrzeug auf Frequenzen aufweist, die sich in einem bestimmten Muster verändern, und des Detektierens, auf der empfangenden Seite, von Anomalien in dem Muster der empfangenen Signale.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein weiteres Verfahren vorgesehen zum Verhindern von Sicherheitslücken passiver, schlüsselloser Fernbedienungszugangssysteme für ein Fahrzeug. Das Verfahren weist die Schritte des Sendens von Hochfrequenz- bzw. HF-Signalen von einem Anhänger an ein Fahrzeug auf, einschließlich des Schrittes des Springens zwischen wenigstens zwei Hochfrequenzsendekanälen in einem bestimmten pseudozufälligen Muster, das dem Fahrzeug bekannt ist, des Empfangens, an dem Fahrzeug, jedes Teils des bestimmen Musters und des sequenziellen Anpassens des Empfangs, um den bekannten Charakteristika jedes Teils des bekannten Musters Rechnung zu tragen, des Detektierens, an dem Fahrzeug, von Anomalien in dem Muster der empfangenen Signale, und des Blockierens von Zugang zu dem Auto wenn die detektierten Anomalien zulässige Grenzwerte überschreiten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorhergehenden und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann der Technik, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich, in denen Folgendes gezeigt ist:
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines schlüssellosen Fernbedienungszugangssystems bzw. RKE-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt einen Betrieb eines RKE-Systems, das mehrere Kommunikationskanäle nutzt, die in einer verschlüsselten Sequenz betrieben werden;
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3 zeigt einen versuchten Diebstahl des RKE-Systems der 2 unter Verwendung eines Breitbandempfängers zum Weiterleiten von Information;
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4 ist eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen Sendeleistungspegel und -frequenz auf der einen Seite und Empfängerbandbreite und -empfindlichkeit auf der anderen Seite;
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5 zeigt eine Tabelle, die Reaktionen auf unterschiedliche Leistungspegel von Breitbandempfängern gegenüber Schmalbandempfängern abbildet;
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6 zeigt Datenrate, Signalpegel und Bandbreitensteuerung eines RKE-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt einen Frequenzsprungprozess, der durch ein kostengünstiges Beispiel des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, das einen Anhänger beinhaltet, der einen Niederfrequenz- bzw. NF-Empfangskanal und drei Hochfrequenzsenderkanäle hat;
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8 zeigt einen Frequenzsprungprozess, der durch ein weiteres beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wobei in diesem Fall der Anhänger zwei Niederfrequenzempfangskanäle hat;
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9 zeigt einen Frequenzsprungprozess, der durch ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, das einen Anhänger mit zwei Niederfrequenzempfangskanälen und einen Hochfrequenztransceiver mit drei Hochfrequenz-Sende/Empfangskanälen beinhaltet; und
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10 zeigt einen Frequenzsprungprozess, der durch ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, das einen Anhänger mit nur einem Niederfrequenzempfangskanal hat, aber immer noch einen Hochfrequenztransceiver mit drei Hochfrequenz-Sende/Empfangskanälen beinhaltet.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf 1 ist ein Fahrzeug-RKE-System 10 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das RKE-System beinhaltet einen fahrzeugbasierten Teil 12 und einen Anhänger 14. Der fahrzeugbasierte Teil 12 beinhaltet einen Transceiver 16 mit einem elektronischen Controller bzw. einer elektronischen Steuervorrichtung, der bzw. die programmiert ist zum Durchführen der unten beschriebenen Funktionen. Der fahrzeugbasierte Teil 16 kann Niederfrequenz- bzw. NF-Initiierungssignale senden und kann Hochfrequenz- bzw. HF-Befehlssignale empfangen. Wenn zum Beispiel der Fahrzeugtürgriff kontaktiert wird, fühlt ein assoziierter Sensor einen solchen Zustand ab und der Transceiver wird ein Niederfrequenzsignal in dem Bereich des Türgriffs erzeugen, um Kommunikationen mit dem Anhänger 14 zu initiieren. Das Niederfrequenzsignal wird Fahrzeugidentifikationsinformation als Teil des Signals beinhalten. Der fahrzeugbasierte Teil 16 überwacht dann auf ein Hochfrequenzantwortbefehlssignal von dem Anhänger 14 hin, und auf den Empfang eines Hochfrequenzantwortbefehlssignals hin wird er die angewiesene Steuerung vornehmen, z. B. die Türen entriegeln.
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Der Anhänger 14 wiederum beinhaltet eine Steuervorrichtung 18 und passende Transceiverelektronik, die gemäß der vorliegenden Erfindung programmiert ist, wie unten beschrieben ist, um auf ein Niederfrequenzinitiierungssignal von dem fahrzeugbasierten Teil 16 hin zu überwachen. Auf den Empfang eines Niederfrequenzinitiierungssignals von dem fahrzeugbasierten Teil 16 hin sendet der Anhänger 14 ein Hochfrequenzbefehlssignal zurück an die fahrzeugbasierte Einheit, das Information, die den Anhänger identifiziert und den Befehl zum Entriegeln der Türen enthält.
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Die Kommunikationsanordnung zwischen dem Anhänger und der fahrzeugbasierten Einheit beinhaltet geeignete Identifikationsinformation und die gesendeten Signale werden zu Sicherheitszwecken verschlüsselt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Steuervorrichtungen des fahrzeugbasierten Teils 16 und der Anhänger 14 wie unten beschrieben programmiert, um so einen potenziellen Angriff von zwei Dieben zu vereiteln. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Mehrkanalfrequenzsprungschema in einer verschlüsselten Sequenz mit geeignetem Leistungs- und Kanalraummanagement verwendet.
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Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet die Anordnung der vorliegenden Erfindung mehrere programmierbare Frequenzkanäle zur Kommunikation mit Kanaltrennungen bzw. -abständen, die sich mit jeder Sendung bzw. Übertragung verändern. Unterschiedliche Frequenzkanäle werden jedes Mal verwendet um zu senden und die Sequenz der Sendekanäle wird auf verschlüsselte Weise mitgeteilt oder im Voraus bestimmt und ist nur dem Anhänger 14 des Besitzers und dem fahrzeugbasierten Teil bekannt.
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Die im Voraus bestimmte Kommunikationskanalsequenz wird ansprechend auf ein erfolgreiches Starten des Fahrzeugs und eine vorbestimmte Anzahl von Türöffnungsvorgängen periodisch zurückgesetzt. Nur eine beschränkte Anzahl von Türgriffanhebevorgängen ist in jeglicher gegebenen Periode gestattet, um dadurch den Angriff eines Diebes auf die verschlüsselte Sequenz zu begrenzen. Ebenso wird Kanaldistanzmanagement eingesetzt, wobei wenigstens zwei Kanäle oder zwei Gruppen von Kanälen durch einen breiten Frequenzbereich getrennt sind. Sowohl Fundamentalfrequenz- als auch Harmonik- bzw. Ober- und Unterwellenkommunikationskanäle werden geprüft um zu bestimmen, ob das vom Anhänger gesendete Frequenzspektrum die Charakteristika eines Nahbereichssignalverhaltens zeigt. Signale mit unterschiedlicher Frequenz haben unterschiedliche Ausbreitungscharakteristika über die Distanz über dem Boden, durch die Gebäude und die Weiterleitungseinrichtungen. Sendeleistungspegel und Kanalbreiten werden gemanaged bzw. gehandhabt, um eine ausreichende, normale Hochfrequenzverbindung zwischen dem Anhänger und dem fahrzeugbasierten Teil sicherzustellen, während jeder intervenierende Empfänger eines Diebes gezwungen wird, eine relativ schmale Bandbreite zu haben, um das Signal zu detektieren.
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Ein niedrigerer Leistungspegel wird verwendet um erfolgreich gegen einen Dieb vorzugehen, der dem Besitzer übermäßig nah kommt. Der niedrige Leistungspegel ist ”unecht”, und zwar in dem Sinn, dass die Sendung bzw. Übertragung eine so niedrige Leistung hat, dass sie normalerweise nicht von dem Fahrzeugempfänger empfangen werden würde. Wenn jedoch der Empfänger des Diebes relativ nah an dem Anhänger des Besitzers ist, wird der Empfänger die Übertragung mit niedrigem Pegel von dem Anhänger des Besitzers aufgreifen. Daher wird das nachgeahmte Signal, das von den Dieben erzeugt wird, das unechte Signal beinhalten, das zu dem Fahrzeug mit einem normalen Leistungspegel weiter übertragen wird. Der fahrzeugbasierte Empfänger wird daher das weiter übertragene Signal empfangen und, da der fahrzeugbasierte Empfänger ”weiß”, dass er dieses Antwortsignal nicht empfangen sollte, wird er das Antwortsignal als falsch erkennen und wird nicht reagieren. Wenn ein Diebstahlsystem versucht, den RSSI-Pegel des Signals des Anhängers des Besitzers zu detektieren, wird der Detektionsprozess eine Verzögerung einführen, die über die Reaktionszeitüberwachung detektiert wird (siehe unten).
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Das beispielhafte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet weiter, in unterschiedlichen Teile der Sequenz, eine Übertragung eines Schmalbandsignals mit niedrigem Pegel und eines Breitbandsignals mit hohem Pegel. Der Empfänger ist mit der Sequenz synchronisiert und wird diese Übertragungen mit Schmalbandhochempfindlichkeitsempfängercharakteristika bzw. Breitbandempfängercharakteristika mit geringer Verstärkung abgleichen.
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Darüber hinaus wird die Zeit des Empfangs der Anhängerantwort durch den Empfänger überwacht, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Antwortzeit mit der erwarteten Antwortzeit übereinstimmt. Jegliche Verzögerung im Empfang der Antwort bzw. Reaktion wird anzeigen, dass das Antwortsignal falsch ist und dass darauf hin nicht gehandelt werden sollte, um einen Fahrzeugzugang zu gestatten.
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Wenn der Anhänger und der fahrzeugbasierte Teil beide Hochfrequenztransceiver zum Empfangen und Senden von Hochfrequenz- bzw. HF-Signalen (z. B. 315 MHz oder 434 MHz) beinhalten, kann der fahrzeugbasierte Teil entweder das Hochfrequenzsignal oder das Niederfrequenzsignal (z. B. 125 kHz oder 100 kHz) in einer Sequenz von Zeitschlitzen senden, wobei die Reihenfolge der Hochfrequenz/Niederfrequenzsignale in der Sequenz verschlüsselt ist, d. h. sie ist nur dem Anhänger und dem fahrzeugbasierten Teil bekannt. Der Anhänger wird die bekannte Sequenz von Sendungen verwenden, um den geeigneten Hochfrequenz- oder Niederfrequenzempfänger in den verschiedenen Zeitschlitzen zum Empfangen der Niederfrequenz- und Hochfrequenzsignale auszuwählen, und zum Einstellen der Empfängercharakteristika auf die geeigneten Werte für jeden Zeitschlitz. Zum Minimieren der Systemkosten könnte der Anhänger mit Empfängern für nur eine Hochfrequenz (wie beispielsweise nur 315 MHz) und nur eine Niederfrequenz (wie beispielsweise nur 125 kHz) ausgestattet sein. Alternativ könnten mehrere Hochfrequenz- und Niederfrequenzkanäle vorgesehen sein und es könnte zwischen diesen gewechselt werden, und zwar durch die Verwendung von Frequenzsprungmerkmalen, wie oben beschrieben ist.
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2 ist eine graphische Abbildung der Interaktion zwischen dem Anhänger und dem fahrzeugbasierten Empfänger gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der fahrzeugbasierte Transceiver 16 sendet und empfängt unter Verwendung unterschiedlicher Frequenzkanäle. Der Anhänger 14 des Besitzers empfängt und sendet in ähnlicher Weise unter Verwendung von unterschiedlichen Frequenzkanälen. Die mehreren Kommunikationskanäle werden in einer bestimmten Sequenz verwendet. Die Sequenz ist ”verschlüsselt”, und zwar in dem Sinn, dass die Sequenz nur dem Anhänger und dem Fahrzeug bekannt ist. Die gemeinsame Kenntnis der Sequenz könnte im Voraus bestimmt bzw. festgelegt sein, oder alternativ könnte sie zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug in einer oder mehreren verschlüsselten Nachrichten, die während der Interaktion gesendet werden, übermittelt werden. In der Figur sendet das Fahrzeug (das durch die obere Reihe von Boxen dargestellt ist) ein Niederfrequenzinitiierungssignal auf Kanal 1. Der Anhänger (der durch die untere Reihe von Boxen dargestellt ist) antwortet mit einer Nachricht auf Kanal m. Das Fahrzeug wiederum antwortet in Kanal n, worauf hin der Anhänger den Schlussteil der Interaktion auf Kanal 2 sendet.
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Die Frequenzwechselanordnung der vorliegenden Erfindung wird einen Diebstahlversuch vereiteln, sogar wenn ein Dieb einen kanalprogrammierbaren Empfänger hat, der einen oder mehrere Kanäle gleichzeitig empfangen kann, da der Empfänger eines Diebes im Voraus keine Kenntnis der Sequenz hat, mit welcher die Sendekanäle verwendet werden. Wenn ein Dieb versucht, die Sendesequenz zu entziffern, indem er den Türgriff mehrere Male betätigt, wird der Versuch durch einen Grenzwert blockiert, der in den fahrzeugbasierten Teil programmiert ist, und zwar der Anzahl von erfolglosen Versuchen, die gestattet sind. Weiter wird die im Voraus bekannte bzw. festgelegte Sequenz nach einer bestimmten Anzahl von Anwendungen und einer bestimmten authentischen Bestätigung zurückgesetzt.
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Die Signalverarbeitungsanordnung der vorliegenden Erfindung wird weiter einen Diebstahlversuch vereiteln, bei dem der Dieb mehrere Kanäle parallel verwenden will, um das Signal zu empfangen, da die Kanalbeabstandung, gemäß einer Implementierung der vorliegenden Erfindung selbst für unterschiedliche Sendungen wechseln wird.
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Weiter wird die Signalverarbeitungsanordnung der vorliegenden Erfindung einen Diebstahlversuch sogar dann vereiteln, wenn der Dieb einen Breitbandempfänger verwendet, um alle Kanalsignale zu empfangen, und er die Information, wie in 3 gezeigt ist, weiterleitet. 3 zeigt die Intervention eines Diebes in dem Kommunikationsprozess, der in 2 gezeigt ist. Sprungkanäle sind gemäß der vorliegenden Erfindung ausgelegt, so dass sie durch einen großen Frequenzbereich voneinander getrennt sind. Weiter ist die Sendeleistung des Anhängers 14 ausgelegt, so dass sie niedrig aber angemessen ist für einen ausreichenden Nahbereichspassivbetrieb mit einem fahrzeugbasierten Empfänger, der bei einer schmalen Bandbreite betrieben wird. Ein Empfänger eines Diebs wird, wenn er eine breite Bandbreite hat, um einen Betrieb über viele Frequenzen zu gestatten, ein hohes Grundrauschen haben und wird daher nicht in der Lage sein, das Signal mit niedriger Leistung des Anhängers zu erfassen, das für einen Empfänger mit schmaler Bandbreite ausgelegt ist, außer wenn der Empfänger des Diebes sehr nah an dem Anhänger 14 ist.
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Zum Beispiel könnte eine normale Systemkanalbandbreite 50 kHz sein und Kanalspringen könnte auf verschiedenen Kanälen über den Frequenzbereich 419 MHz bis 434 MHz durchgeführt werden. Das Verhältnis von Kanalbereich zu Bandbreite ist in diesem Fall 15 MHz geteilt durch 50 kHz, oder 300. Dies bedeutet, dass die Empfindlichkeitsdifferenz 10log(300) oder 24,8 dB ist. Der Anhänger 14 des Besitzers ist ausgelegt, um ab einem maximalen Bereich von 3 Metern von dem Fahrzeug zu arbeiten. Gemäß einer Daumenregel bezüglich Hochfrequenzpfadverlust im freien Raum muss, für eine Verdopplung der Hochfrequenzkommunikationsdistanz die Sendeleistung oder Empfängerempfindlichkeit um 6 dB erhöht werden. Das Verhältnis von 24,8 dB/6 dB = 4,2 erfordert, dass die Betriebsdistanz viermal um die Hälfte verkürzt wird, d. h. um sechzehn ((1/2)4 = 16). Daher muss die übliche Kommunikationsreichweite von 3 Metern auf 2 Meter/16 oder 0,19 Meter verkürzt werden. Dies bedeutet, dass ein Dieb, mit einem solchen Breitbandempfänger innerhalb von 0,19 Metern von dem Anhänger 14 sein muss, um seine Sendungen mit niedrigem Pegel zu empfangen.
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Die vorliegende Erfindung erwägt, dass die Anhängersendungen mit mehreren Leistungspegeln vorgenommen werden, z. B. drei Leistungspegeln, um die hohe Empfindlichkeit auszunutzen, die ein Empfänger eines Diebes haben muss. 4 veranschaulicht drei unterschiedliche Anhängersendeleistungspegel gegenüber der Empfängerperformance bei unterschiedlichen Bandbreiten. Ein Empfänger mit breiter Bandbreite hat eine geringere Empfindlichkeit und ein Empfänger mit einer schmalen Bandbreite hat eine höhere Empfindlichkeit. Wenn der Sendesignalpegel höher ist als die Empfängerempfindlichkeit und innerhalb des Empfangsfrequenzbereichs ist, dann wird die Kommunikation aufgebaut.
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Pegel A wird von einem Empfänger eines Diebes empfangen (obwohl die Signalamplitude so groß ist, dass sie einen Empfänger eines Diebes sättigen kann und dadurch mit der Fähigkeit des Empfängers interferieren kann, das Anhängersignal nachzuahmen). Pegel B und Pegel C fallen unter die Empfindlichkeit des Empfängers des Diebs, außer wenn der Dieb übermäßig nah an dem Anhänger ist. In 4 ist auch Pegel C unter der Empfindlichkeit des schmalbandigen Fahrzeugempfängers; daher wird normalerweise nicht erwartet, dass ein Pegel-C-Signal von dem Fahrzeug empfangen wird. (Siehe obige Diskussion bezüglich ”unechten” Signalen mit niedrigem Pegel). Der Fahrzeugempfänger wird jedoch die Pegel-A- und Pegel-B-Signale richtig empfangen. Die Verstärkung des Empfängers wird für Pegel-A-Signale reduziert und Pegel-B-Signale fallen in den normalen Verstärkungsbereich des Fahrzeugempfängers.
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5 ist eine Tabelle, die den Inhalt von 4 reflektiert und die relative Performance des Fahrzeugempfängers (Schmalband) und des Empfängers des Diebes (Breitband) für verschiedene Leistungspegel widerspiegelt. Wie in der Figur gesehen werden kann, stimmt der Empfänger des Diebes mit der Fahrzeugempfängerperformance über den Satz von drei Sendepegeln nicht überein, wobei er entweder zu viel aufnimmt (wenn er sehr eng von dem Anhänger beabstandet ist) oder nicht genug aufnimmt (wenn er mit einer normalen Distanz beabstandet ist).
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung könnte die Kommunikationsanordnung (a) ein Schmalbandsignal mit niedrigem Pegel mit geringer Datenrate verwenden, das an dem Empfänger mit Schmalband-Hochempfindlichkeits-Empfängereinstellung bezüglich Zeitschlitzen angepasst ist, und (b) ein Breitbandsignal mit hohem Pegel mit einer Übertragung mit hoher Datenrate, das an dem Empfänger mit Breitband-Empfängereinstellung mit geringer Verstärkung bezüglich Zeitschlitzen angepasst ist. 6 bildet diese alternative Anordnung von Datenrate, Signalpegel und Bandbreitensteuerung ab. Der Empfänger auf Fahrzeugseite kennt die Sequenz von Sendungen bzw. Übertragungen und kann daher den Empfänger richtig einstellen, um die Sendung in dem nächsten Zeitschlitz zu empfangen. Der Dieb wird die Sequenz nicht kennen und wird nicht in der Lage sein, den Empfänger ”auf die Schnelle” einzurichten. Der Dieb kann sich entscheiden, einen Schmalbandempfänger zu verwenden, der nicht in der Lage sein wird, die gesamte Breitbandsignalfrequenz oder den gesamten Dateninhalt zu detektieren, oder einen Breitbandempfänger, der nicht in der Lage sein wird, Schmalbandsignale mit niedrigem Pegel zu detektieren. In jedem Fall wird der Empfänger nicht in der Lage sein, das Anhängersignal korrekt zu rekonstruieren. Der Empfänger wird das Signal überwachen, das es empfängt, wird Ungenauigkeiten in dem Format oder dem Inhalt der Signalausstrahlung durch den Dieb feststellen, und wird daher keinen Zugriff auf das Fahrzeug erteilen.
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In der Fahrzeugindustrie verwendet ein RKE-System typischerweise spezifische VHF/UHF-Frequenzen zum Empfangen und Senden. Zum Beispiel könnte ein Hochfrequenztransceiver in einem Anhänger 315 MHz oder 434 MHz verwenden, um Nachrichten zu empfangen und zu senden. Der Transceiver, der in 2 abgebildet ist, ist nicht auf diese herkömmlichen Frequenzkanäle eingeschränkt und hat stattdessen eine breite Anwendung. Der Transceiver in dem Anhänger könnte jegliche Hochfrequenz im 100-MHz-bis-1-GHz-Bereich in beiden Richtungen verwenden. Er könnte auch eine niedrigere Frequenz wie beispielsweise 125 kHz, 100 kHz, 30 kHz zum Empfangen verwenden und VHF/UHF zum Senden. Der Basis-Anhänger für passiven Zutritt würde einen Niederfrequenzempfänger verwenden, um ein Signal mit niedriger Frequenz (125-kHz-Bereich) zu empfangen und einen Hochfrequenzsender zum Senden eines Hochfrequenzsignals, wie beispielsweise eines 315-MHz- oder 434-MHz-Signals. Ein Hochfrequenztransceiver könnte verwendet werden, um die Kommunikation zu beschleunigen, und zwar mit erhöhten Systemkosten. Vier verschiedene Variationen des Systems werden in Verbindung mit den 7–10 beschrieben, aber dem Fachmann sollte klar sein, dass dies nur Beispiele sind und andere, alternative Variationen stattdessen verwendet werden können.
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7 bildet eine kostengünstige Implementierung der vorliegenden Erfindung mit einem Anhänger mit einem Ein-Kanal-Niederfrequenzempfänger und Drei-Kanal-Hochfrequenzsendung ab. Es sei bemerkt, dass zwei Kanäle (314 und 315 MHz) nah angeordnet sind und der dritte Kanal (320 MHz) weiter weg ist. Es könnte auch sein, dass gilt Ch1 = 314,6 MHz (Ch1 = Kanal 1), Ch2 = 315 MHz (Ch2 = Kanal 2), Ch3 = 312 MHz (Ch3 = Kanal 3) für eine Anwendung mit sehr schmalem Band.
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Eine Niederfrequenz von dem fahrzeugbasierten Teil (Schritt (1) in der Sequenz) initiiert die Handlung. Nachfolgend auf die Initiierung folgt der Rest der Sequenz in der Richtung von dem Anhänger zu dem fahrzeugbasierten Teil. Frequenzkanalspringen von Sendungen von dem Anhänger findet nur auf den drei Hochfrequenz-Frequenzen statt. Der Anhänger wählt Kanäle für Schritte (2), (3) und (4) in einer Sequenz die, wie zuvor festgehalten wurde, verschlüsselt ist. Die Sequenz könnte zuvor in den Anhänger und den Empfänger programmiert werden, oder könnte von dem Fahrzeug an den Anhänger in dem Niederfrequenzinitiierungssignal kommuniziert werden oder von dem Anhänger an das Fahrzeug in der ersten Antwort. Die kommunizierte Synchronisierungsinformation könnte die Sequenz selbst sein, zur Sicherheit mit Verschlüsselung codiert, oder könnte alternativ eine Ausgangszahl für eine Pseudozufallszahlengenerator sein, und zwar modulo 3, der sowohl in dem Anhänger als auch dem fahrzeugbasierten Teil vorliegt. In jedem Fall wird der fahrzeugbasierte Teil die Sequenz kennen und wird in der Lage sein, die Übertragungscharakteristika vorherzusehen, die in dem nächsten Zeitschlitz verwendet werden, und den Empfänger entsprechend einzustellen. Der fahrzeugbasierte Teil wird die empfangene Nachricht auf Inhalts- und Formattreue untersuchen und wird nur dann Zugang zu dem Fahrzeug gestatten, wenn die empfangene Sequenz mit Erwartungen innerhalb einer bestimmten Toleranz übereinstimmt.
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Die Version der 8 unterscheidet sich von der Variante der 7 dahingehend, dass mehrere Niederfrequenzkanäle (2 in der Figur) eingeschlossen sind und auch in der Frequenzsprungsequenz verwendet werden. Eine Niederfrequenz von dem fahrzeugbasierten Teil initiiert wie zuvor die Handlung, und Sendefrequenzkanalspringen findet auf sowohl Niederfrequenz- als auch Hochfrequenz-Frequenzen in beiden Richtungen statt. Niederfrequenz-Frequenzkanäle werden für eine Kommunikation von dem fahrzeugbasierten Teil an den Anhänger verwendet und Hochfrequenz-Frequenzkanäle werden zur Kommunikation von dem Anhänger an den fahrzeugbasierten Teil verwendet. Wenn nur ein Hochfrequenzkanal verwendet wird, dann wird der Anhänger Niederfrequenzsignale in dem Kanal empfangen, vielleicht zu mehreren Zeitpunkten in der Sequenz, und wird mit unterschiedlichen Hochfrequenz-Frequenzen senden. Der fahrzeugbasierte Teil sendet Schritte in der Sequenz auf den Niederfrequenzkanälen. Die Niederfrequenz- und Hochfrequenz-Schritte in der Frequenzsprungsequenz werden verschlüsselt und finden daher in einer genau choreografierten Reihenfolge statt.
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9 bildet ein System ab, wobei ein Hochfrequenz-Transceiver in sowohl dem fahrzeugbasierten Teil als auch dem Anhänger beinhaltet ist, und wobei der fahrzeugbasierte Teil weiter die Fähigkeit hat, auf zwei Niederfrequenzkanälen zu senden. Der Anhänger ist natürlich ausgestattet, um Niederfrequenzsignale auf jedem der Niederfrequenzkanäle zu empfangen. Sowohl Hochfrequenz- als auch Niederfrequenzkanäle nehmen an der Sprungsequenz teil. Nachfolgend auf die Initiierung fahren der Anhänger und der fahrzeugbasierte Teil mit einer sorgfältig konstruierten Sequenz von unidirektionalen Niederfrequenz- und bidirektionalen Hochfrequenznachrichten fort, wobei die Sequenz nur ihnen bekannt ist. Wie in der Variante in 8 gezeigt ist kann, wenn nur ein Niederfrequenzkanal verwendet wird, dieser Kanal nichtsdestotrotz an der Sequenz in zwei oder mehr Zeitschlitzen teilhaben. Die einfachste Version dieser ”Niederfrequenz/Hochfrequenz-Frequenzsprungsequenz”-Variante könnte nur zwei Kanäle verwenden: einen unidirektionalen Niederfrequenzkanal (125 kHz) und einen bidirektionalen Hochfrequenzkanal (315 MHz). Der fahrzeugbasierte Teil kann dann entweder den Niederfrequenzkanal (125 kHz) oder den Hochfrequenzkanal (315 MHz) senden und der Anhänger wird immer auf dem Hochfrequenzkanal senden.
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10 bildet ein ähnliches System ab, das einen Hochfrequenzsender innerhalb sowohl des fahrzeugbasierten Teils als auch des Anhängers hat. In diesem Fall jedoch ist nur ein Niederfrequenzkanal enthalten und dieser Niederfrequenzkanal nimmt nicht an der Sprungsequenz teil, über seine Verwendung bei der Initiierung der Sequenz hinaus.
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In den Ausführungsbeispielen, die in den 7 bis 10 gezeigt sind, sind die Kommunikationen zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug veranschaulicht und sind so beschrieben, dass sie in einer seriellen Sequenz mit einer Kommunikation in jedem Zeitschlitz auftreten. Die Kommunikationen müssen auf diese Weise nicht zeitlich getrennt sein. Stattdessen könnten einige oder alle der Kommunikationen auf den Niederfrequenz- und Hochfrequenz-Kanälen gleichzeitig auftreten, da die Kanäle unabhängig voneinander sind.
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Zum Beispiel wird der Anhänger die im Voraus festgelegte Sequenz der Kommunikation kennen und kann sich leicht vorbereiten, entweder Niederfrequenz- oder Hochfrequenzsignale zu empfangen, oder beide Signale gleichzeitig. Wenn sich der Anhänger entscheidet, sowohl Niederfrequenz- als auch Hochfrequenzkanäle von dem Fahrzeug gleichzeitig zu empfangen, wird er die Integrität von sowohl Niederfrequenz- als auch Hochfrequenzsignalen prüfen, ebenso wie ihre zeitlichen Charakteristika, wie beispielsweise die Start- und Endzeit der Sendungen. Er kann diese Zeiten miteinander ebenso wie mit der erwarteten Start/Endzeit vergleichen. Wenn der Anhänger eine falsche Nachricht detektiert, die durch eine Intervention eines Diebes gebildet wurde, wird er es ablehnen zu antworten bzw. zu reagieren. Daher wird die Einrichtung des Diebes nicht die Möglichkeit haben, die mögliche Verzögerungsdifferenz zwischen den Niederfrequenz- und Hochfrequenzkanälen herauszukalibrieren, die bei der Weiterleitungsverarbeitung eingeführt wird.
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Darüber hinaus kann die Verwendung unechter Sendungen umfangreicher sein, als die Beispiele, die bisher beschrieben wurden. Die Niederfrequenz- und/oder Hochfrequenzübertragungen könnten hinsichtlich der Anzahl von eingesetzten Frequenzkanälen, der Sendezeiten, der Lage der Kanäle und der Sendeformate komplex sein. Die Sendung bzw. Übertragung von dem Fahrzeug oder Anhänger kann programmiert werden, so dass sie vollständig oder überwiegend ”unechte” Signale enthält, die nicht von dem Anhänger oder Fahrzeug empfangen werden sollen, und zwar beliebig. Ein Dieb wird nicht in der Lage sein, gültige Sendungen bzw. Übertragungen von unechten Sendungen bzw. Übertragungen zu unterscheiden. Daher wird der Dieb gezwungen sein, genau alle Sendungen zu reproduzieren, oder wenigstens zu versuchen dies zu tun. Die Einrichtung des Diebes wird versuchen, alle Informationen in unterschiedlichem Format auf allen unterschiedlichen Kanälen zu allen Zeiten zu übermitteln. Der Anhänger oder Fahrzeugempfänger wird jedoch eine wesentlich einfachere Aufgabe haben, da jeder Empfänger im Voraus die Parameter der nächsten wahren Sendung kennen wird, die ankommen wird. Somit müssen die Empfänger nur auf das erwartete Signal horchen, und zwar auf dem erwarteten Kanal, zu der erwarteten Zeit, mit dem erwarteten Format. Der anhänger- oder fahrzeugseitige Empfänger kann alle komplizierten ”Unechten” ignorieren. Die Schwierigkeit, die durch die Komplexität der Sendung eingeführt wird, kann ausreichend groß gewählt werden (die Anzahl von Kanälen, die Sprungsequenz, Dauer, das Format der Signale), so dass Diebe davon abgebracht werden, auch nur den Versuch zu unternehmen.
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Die Verfahren könnten entweder bei Anwendungen mit einem Weg bzw. einer Richtung oder mit zwei Wegen bzw. zwei Richtungen angewandt werden. Darüber hinaus muss Niederfrequenzkommunikation nicht notwendigerweise nur in einer einzelnen Richtung gesendet werden, von dem Fahrzeug zu dem Anhänger, wie in den veranschaulichten Ausführungsbeispielen gezeigt ist. Niederfrequenzkommunikation könnte auch von dem Fahrzeug an den Anhänger gesendet werden.
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In allen Varianten wird der fahrzeugbasierte Teil die Frequenzsprungsignale überwachen, die von dem Anhänger empfangen werden, wird diese Signale analysieren, um zu bestimmen, ob sie mit Erwartungen innerhalb einer bestimmten, akzeptablen Toleranz übereinstimmen und wird Zugriff auf wenigstens eine Fahrzeugfunktion (z. B. Türentriegelung oder Fahrzeugstart) gestatten, und zwar nur dann, wenn die empfangene Signaltreue innerhalb dieser zulässigen Toleranz liegt.
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Aus der obigen Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen wahrnehmen. Solche Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb der Technik sollen von den angehängten Ansprüchen abgedeckt sein.
