DE19718764C1 - Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug, mit dem Türen ver- oder entriegelt werden oder eine elektronische Wegfahrsperre gelöst wird.

Ein bekanntes Diebstahlschutzsystem (DE 38 20 248 A1) weist eine Antennenvorrichtung in der Fahrertür auf. Wenn ein Be­ nutzer in das Fahrzeug einsteigen möchte, so wird durch Betä­ tigen eines Auslöseschalters ein Frage-Antwort-Dialog ausge­ löst. Hierbei wird ein Fragesignal von der Antennenvorrich­ tung im Fahrzeug zu einem von dem Benutzer getragenen Trans­ ponder gesendet. Dieser sendet ein verschlüsseltes Antwortsi­ gnal zurück, falls er das Fragesignal empfängt. Im Kraftfahr­ zeug wird das Antwortsignal mit einem erwarteten Sollsignal verglichen und wenn die beiden übereinstimmen (erfolgreiche Authentifikation), so werden die Türen ver- oder entriegelt.

Eine solche Antennenvorrichtung im Kraftfahrzeug ist durch zwei Rahmenantennen realisiert, die senkrecht zueinander ste­ hen. Durch Steuern der beiden Antennen mit sinusförmigen Si­ gnalen werden elektromagnetische Felder erzeugt. Diese Felder induzieren in einer Transponderspule des Transponders eine Spannung. Damit die induzierte Spannung möglichst groß ist, müssen die Feldlinien in genügendem Maße die Transponderspule durchsetzen. Dies ist dann der Fall, wenn die Feldlinien des erzeugten Magnetfeld nicht in einer Ebene, sondern zumindest in zwei Ebenen verlaufen. Daher sind die beiden Rahmenanten­ nen senkrecht zueinander angeordnet.

Nun kann es jedoch vorkommen, daß der tragbare Transponder zufälligerweise mit seiner Windungsfläche seiner Transponder­ spule derart positioniert ist, daß die Windungsfläche immer noch parallel zu den Feldlinien des Magnetfeldes verlaufen. Dann wird die Transponderspule nicht oder nicht genügend von dem Magnetfeld durchsetzt, so daß das Fragesignal von dem Transponder nicht oder mit zu geringer Amplitude empfangen wird.

In einer nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung (DE 195 42 441) wird daher eine Antenne vorgeschlagen, die aus zwei Rah­ menantennen besteht, die dicht beieinander und in einer Ebene angeordnet sind. Um ein räumliches Magnetfeld zu erzeugen, werden die beiden Rahmenantennen getrennt voneinander, jedoch phasenverschoben zueinander gesteuert. Somit entsteht ein räumlich hin- und herbewegtes Magnetfeld. Auch hier kann es noch vorkommen, daß die Windungsfläche der Transponderspule nicht im genügendem Maße mit Magnetfeldlinien des von den beiden Rahmenantennen erzeugten Magnetfeldes durchsetzt wird.

Außerdem können die beiden Rahmenantennen nicht immer dicht beieinander angeordnet werden. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die eine Rahmenantenne in der Vordertür und die andere in der Hintertür angeordnet ist. Dann entsteht kein - oder nur ein gering ausgeprägtes - hin- und herbeweg­ tes Magnetfeld.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Diebstahl­ schutzsystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem Si­ gnale derart von einem fahrzeugseitigen Sender ausgesendet werden, daß sie zuverlässig von einem tragbaren Transponder in der Nähe des Kraftfahrzeugs empfangen werden können, und dies weitgehend unabhängig von der Ausgestaltung des Trans­ ponders.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dabei sind zumindest zwei Rahmenantennen getrennt voneinander in dem Kraftfahrzeug angeordnet. Die Rahmenantennen werden dabei unter verschiedenen Bedingungen (die durch Antennenpa­ rametern festgelegt sind) betrieben, wodurch das Fragesignal von jeder Rahmenantenne jeweils in einem separaten Übertra­ gungskanal ausgesendet wird. Wenn das Fragesignal ungenügend empfangen wird, so wird kein oder ein ungenügendes Antwortsi­ gnal zurückgesendet. Daher werden die Antennenparameter ver­ ändert, damit die Übertragung des Fragesignals nochmals unter anderen Bedingungen stattfindet. Somit wird das Fragesignal sicher und schnell abhängig von Übertragungsparametern mehr­ fach vom Kraftfahrzeug zu dem Transponder übertragen. Somit steigt die Wahrscheinlichkeit, daß der Transponder eine Fra­ gesignal sicher empfängt. Der Transponder sendet dann sein Antwortsignal zurück.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Un­ teransprüche gekennzeichnet. So können die Antennen mit ver­ schiedenen Antennenparametern angesteuert werden, zu denen jeweils das zurückgesendete Antwortsignal ausgewertet wird. Bei demjenigen Antwortsignal, bei dem die größte Übereinstim­ mung besteht, kann der dazugehörige Antennenparameter als zu­ künftiger Antennenparameter für eine oder alle Antennen ge­ speichert und verwendet werden.

Es kann auch ein Vorsignal ausgesendet werden, bei dem der Antennenparameter ständig geändert wird. Durch Auswerten des Antwortsignals wird der optimale Antennenparameter ermittelt, bevor dann mit dem so ermittelten Antennenparameter die maß­ gebliche Information zu dem Transponder übertragen wird.

Die Antennenparameter können gespeichert werden, so daß sie für zukünftige Übertragungen als Startwerte zur Verfügung stehen. Die Antennenparameter unterscheiden sich in der Fre­ quenz, der Leistung, der Phasenlage der ausgesendeten Signale und der Auswahl der gleichzeitig sendenden Antennen. Die An­ tennen sind vorteilhafterweise in den Türen des Kraftfahr­ zeugs angeordnet. Der Transponder hingegen ist in einem Ge­ häuse ähnlich einer Chipkarte (Smart Card) angeordnet.

Vorteilhaft ist es, wenn das Diebstahlschutzsystem eine Meß­ antenne aufweist, die beispielsweise auf dem Transponder an­ geordnet ist. Mit dieser können die vom Kraftfahrzeug ausge­ sendeten Fragesignale empfangen und ausgewertet werden. Durch eine Rückmeldung an das Fahrzeug können dort die Fragesignale solange geändert werden, bis die Fragesignale mit größter Stärke empfangen werden. Auf diese Weise können Fahrzeuge am Bandende beim Fahrzeughersteller erstmalig mit optimalen An­ tennenparametern initialisiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Dieb­ stahlschutzsystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Sende- und Empfangseinheit im Kraftfahrzeug des Diebstahlschutzsystems nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines tragbaren Transponders des Diebstahlschutzsystems nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zum Verfahren einer Authentifika­ tion mit Hilfe des Transponders,

Fig. 5 Richtcharakteristika von Antennen des Diebstahl­ schutzsystems,

Fig. 6 und 7 Magnetfeldverläufe im Kraftfahrzeug, die durch die Antennen des Diebstahlschutzsystems her­ vorgerufen werden und

Fig. 8 ein Blockschaltbild zum Initialisieren des Dieb­ stahlschutzsystems.

Ein erfindungsgemäßes Diebstahlschutzsystem für ein Kraft­ fahrzeug 1 (Fig. 1) weist eine Sende- und Empfangseinheit 2 im Kraftfahrzeug 1 auf. Die Sende- und Empfangseinheit 2 sen­ det Signale über Antennen 3 drahtlos (vgl. blitzförmige Pfei­ le in Fig. 1) aus, empfängt Signale, wertet diese aus und steuert betreffende Einheiten im Kraftfahrzeug 1. Die Sende- und Empfangseinheit 2 muß nicht in einem einzigen Gehäuse an­ geordnet sein, sondern kann jeweils mit der Sendeeinheit, der Empfangseinheit und der Auswerteeinheit über das Kraftfahr­ zeug verteilt angeordnet sein, wobei die Einheiten über Da­ tenleitungen miteinander verbunden sind.

Die Sende- und Empfangseinheit 2 ist mit Antennen 3 in den Seitentüren, am Heck/Kofferraum, in Bereich des Tanks, im Be­ reich der Stoßfänger oder an sonstigen Stellen verteilt über die Karosserie des Fahrzeugs verbunden. Über die Antennen wird jeweils ein Fragesignal bei Betätigen eines Auslöse­ schalters 4 (vgl. Fig. 2) ausgesendet. Falls das Fragesignal von einem tragbaren Codegeber oder Antwortgeber (tragbare Sende- und Empfangseinrichtung, die im folgenden als Trans­ ponder 5 bezeichnet wird) empfangen wird, so sendet dieser ein Antwortsignal zurück.

Das Antwortsignal wird von einer der Antennen 3 oder einer weiteren Antenne im Kraftfahrzeug empfangen und der Sende- und Empfangseinheit 2 als Auswerteeinheit zugeleitet. Dort wird das Antwortsignal ausgewertet.

Die Sende- und Empfangseinheit 2 ist mit Türschlössern 6, Steuergeräten oder sonstigen elektronischen Einheiten im Kraftfahrzeug 1 über Datenleitungen verbunden. Wenn sich der Transponder 5 als berechtigt herausstellt (erfolgreiche Au­ thentifikation), so werden je nach Inhalt des Antwortsignals ein oder alle Türschlösser 6 ver- oder entriegelt, eine Weg­ fahrsperre 7 gelöst, das Innenlicht ein-/ausgeschaltet, Fen­ ster oder Schiebedach geöffnet/geschlossen, die Heizung ein/ausgeschaltet, usw. Die Sende- und Empfangseinheit 2 weist hierzu eine Steuereinheit auf, die Steuersignale an die ent­ sprechenden elektronischen Einheiten im Kraftfahrzeug 1 aus­ gibt.

Um den Frage-Antwort-Dialog zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Transponder 5 einzuleiten, muß das Fragesignal zunächst ausgelöst werden. Hierzu kann entweder der Transponder 5 ei­ nen Auslöseschalter (nicht dargestellter Tastschalter) auf­ weisen, bei dessen Betätigung ein Startsignal zu dem Kraft­ fahrzeug 1 gesendet wird, woraufhin das Kraftfahrzeug 1 das Fragesignal aussendet. Der Auslöseschalter 4 kann auch außen am Kraftfahrzeug 1 in der Nähe eines Türgriffs vorgesehen sein, bei dessen manueller Betätigung das Fragesignal ausge­ sendet wird. Im Fahrzeug kann auch ein Näherungsschalter vor­ gesehen sein, der das Fragesignal beim Annähern einer Person aussendet. Ebenso kann die Sende- und Empfangseinheit 2 das Fragesignal intermittierend (Polling) aussendet und daraufhin auf das Antwortsignal warten. Das intermittierende Aussenden kann dabei über verschiedenen Antennen 3 unter verschiedenen Sendebedingungen von statten gehen.

Für die Erfindung ist es jedoch unwesentlich, wie das Frage­ signal ausgelöst wird. Wesentlich ist hingegen, daß durch das Fragesignal ein Antwortsignal von einem tragbaren Transponder 5 angefordert wird, durch das der Transponder 5 seine Berech­ tigung nachweist (Authentifikation) und dem Kraftfahrzeug 1 mitteilt, was im Kraftfahrzeug zu steuern ist. Wesentlich ist auch, unter welchen Bedingungen das Fragesignal ausgesendet und übertragen wird, damit eine optimale Kopplung mit dem Transponder erreicht wird.

Die Sende- und Empfangseinheit 2 weist gemäß Fig. 2 eine Re­ cheneinheit 9 (Mikroprozessor µP) auf, die sowohl als Steuer­ einheit als auch als Auswerteeinheit dient. Durch die Rechen­ einheit 9 wird das Senden und Empfangen von Signalen gesteu­ ert und die empfangenen Signale ausgewertet sowie weitere elektronische Einheiten im Fahrzeug gesteuert. Hierzu ist sie mit einem Sender 10 und einem Empfänger 11 verbunden, in de­ nen die Signale moduliert bzw. demoduliert werden. Jede An­ tenne 3 ist jeweils mit einem Sender 10 und einem Empfänger 11 verbunden. Die Antennen 3 können sowohl Signale senden als auch welche empfangen. Der Empfang von Signale ist auch über andere, nicht dargestellte Antennen möglich.

Die Recheneinheit 9 ist über eine Datenleitung 12 mit den Türschlössern 6, der Wegfahrsperre 7 oder sonstigen Steuerge­ räten verbunden. Die Sende- und Empfangseinheit 2 weist Spei­ chereinheiten auf, in denen Antennenparameter (Parameter­ speicher 14) und Sollwerte (Sollwertspeicher 15) gespeichert sind. Die gespeicherten Daten können bereits vorab (während einer Initialisierungsphase) oder auch während des Betriebs in den Speichereinheiten 14 und 15 gespeichert werden.

Der Transponder 5 (Fig. 3) ist vorteilhafterweise auf einer scheckkartengroßen Karte angeordnet. Er weist einen Sender 16 und einen Empfänger 17 auf, die mit einem Transponder-IC 18 verbunden sind. In dem Transponder-IC 18 ist eine vor unbe­ rechtigtem Zugriff geschützte, benutzerspezifische Codeinfor­ mation gespeichert oder es wird eine solche dort mit Hilfe eines mathematischen Algorithmus erzeugt. Die Codeinformation wird zum Verschlüsseln des Antwortsignals verwendet. An­ schließend wird das Antwortsignal zurückgesendet, wenn zuvor das Fragesignal empfangen wurde.

Zum Senden und zum Empfangen von Signalen weist der Transpon­ der 5 eine Antenne in Form einer Spule (Transponderspule 19) auf. Die Transponderspule 19 weist mehrere Windungen auf, die in einer Ebene parallel zu der Kartenoberseite gewickelt sind und eine Windungsfläche umschließen. Die Windungen können auch Leiterbahnen einer Leiterplatte sein, auf der dann auch das Transponder-IC 18 sowie der Sender 16 und der Empfänger 17 als integrierte Bauelemente angeordnet sind.

Anhand der Fig. 4 wird das Verfahren der Authentifikation näher erläutert. Dabei sind in der Fig. 4 die Verfahrens­ schritte, die im Transponder 5 stattfinden, auf der linken Seite dargestellt und die Verfahrensschritte, die im Kraft­ fahrzeug 1 stattfinden, auf der rechten Seite dargestellt.

Zunächst wird ein Fragesignal über zumindest zwei Antennen 3 vom Kraftfahrzeug 1 ausgesendet. Wenn ein Fragesignal vom Transponder 5 empfangen wurde, so wird das Antwortsignal vom Transponder 5 zurückgesendet. Wenn das Antwortsignal inner­ halb einer vorgegebenen Zeitdauer nicht empfangen wird, so werden - wie weiter unten näher erläutert - Antennenparameter geändert und der Frage-Antwort-Dialog erneut durchgeführt.

Falls das Antwortsignal empfangen wurde, so wird es mit einem Sollsignal verglichen (Authentifikation). Wenn die Authenti­ fikation erfolgreich war, so werden Türschlösser 6 entriegelt oder die Wegfahrsperre 7 gelöst. War die Authentifikation nicht erfolgreich, so ist das Verfahren der Authentifikation ohne irgendeine Aktion beendet. Gegebenenfalls kann Alarm ausgelöst werden, falls der Versuch unternommen wurde, die Authentifikation mit einem nicht berechtigten Transponder durchzuführen.

Über zumindest zwei Antennen 3 im Kraftfahrzeug 1 wird das Fragesignal ausgesendet. Da die Antennen 3 als Rahmenantennen (mehrere etwa rechteckförmige oder kreisförmige Windungen in einer Ebene) ausgebildet sind, werden elektromagnetische Fel­ der (im folgenden als Magnetfelder bezeichnet) erzeugt, die sich je nach Lage der Antennen 3 zueinander überlagern (vgl.

Fig. 5). Es entsteht ein resultierendes Magnetfeld (schraffiert dargestellter Bereich in Fig. 5).

Die Antennen 3 werden mit unterschiedlicher Sendefrequenz, unterschiedlicher Sendeleistung und/oder unterschiedlicher Phase zueinander gesteuert. Dadurch ändert sich jeweils das resultierende Magnetfeld. Ebenso kann eine Veränderung des Magnetfeldes durch Verändern des Anbringungsorts einer Anten­ ne 3 oder durch Auswahl der anzusteuernden Antennen 3 erzielt werden. Die Sende- und Empfangseinheit 2 legt dabei durch An­ tennenparameter fest, unter welchen Bedingungen die Antennen 3 angesteuert werden.

Wenn ein Benutzer in sein Kraftfahrzeug 1 einsteigen möchte und den Transponder 5 bei sich trägt, so muß er zunächst den Frage-Antwort-Dialog auslösen. Je nachdem, wo er den Trans­ ponder 5 trägt und wie dann die Transponderspule 19 mit ihrer Windungsfläche im Bezug auf das von den Antennen 3 im Kraft­ fahrzeug 1 erzeugte Magnetfeld mit seinen Magnetfeldlinien gerichtet ist, kann das Fragesignal mit unterschiedlicher Stärke empfangen werden.

Wenn der Transponder 5 mit seiner Transponderspule 19 derart gerichtet ist, daß die Magnetfeldlinien des erzeugten Magnet­ feldes die Transponderspule 19 senkrecht schneiden (Windungs­ fläche senkrecht zu den Magnetfeldlinien), so wird bekannt­ lich die größte Spannung in der Transponderspule 19 indu­ ziert. Das Fragesignal wird also optimal empfangen.

Ist die Transponderspule 19 jedoch so gerichtet, daß die Ma­ gnetfeldlinien parallel zur Windungsfläche der Transponder­ spule 19 verlaufen, so wird keine Spannung in der Transpon­ derspule 19 induziert. Das Fragesignal wird dann nicht emp­ fangen, obwohl sich der Transponder 5 genügend nahe beim Kraftfahrzeug 1 befindet (der Transponder 5 ist innerhalb der Reichweite der Antennen 3).

Man spricht dann von einer Nullstelle. Eine Nullstelle wird dann eingenommen, wenn die Intensität der in der Transponder­ spule 19 induzierten Spannung unter einem Schwellwert (bei­ spielsweise 100 mV) liegt. Die Lagen der Nullstellen hängen von verschiedenen Parametern ab, wie einerseits von der La­ ge/Orientierung der Transponderspule 19 und andererseits von dem Anbringungsort der Antennen 3 im Fahrzeug, der Sendelei­ stung, der Sendefrequenz und/oder Phase der Ansteuerung be­ züglich zweier Antennen 3 sowie der Auswahl, welche der An­ tennen 3 das Fragesignal senden.

Um Nullstellen weitgehend zu vermeiden, werden die Antennen 3 mit unterschiedlichen Kombinationen von Antennenparametern angesteuert. Dadurch ändert sich die Leistung, die Frequenz und/oder die Phase einer Antenne 3 bezüglich einer anderen Antenne 3. Somit ergeben sich viele verschiedene, von den An­ tennenparameter abhängige Magnetfelder. Da das Fragesignal mit Hilfe eines Magnetfelds übertragen wird, bewirkt jede Kombination und damit jeder Antennenparameter eine eigene Sendebedingung und somit einen eigenen Übertragungskanal (und damit ein eigenes resultierendes Magnetfeld).

Damit der Benutzer nicht darauf achten muß, daß der Transpon­ der 5 mit seiner Transponderspule 19 möglichst optimal zu dem Magnetfeld gerichtet ist, werden durch systematisches Ändern der Antennenparameter (dies hat Änderungen des resultierenden Magnetfelds zur Folge) automatisch die möglichst besten Be­ dingungen für die Übertragung des Fragesignals ermittelt. Zur Auswertung der besten Bedingungen wird das von dem Transpon­ der 5 zurückgesendete Antwortsignal verwendet. Ebenso kann auf dem Transponder 5 eine Meßeinrichtung vorgesehen sein, die das am Ort des Transponders 5 vorliegende Magnetfeld aus­ wertet und die Meßwerte in einem Antwortsignal an die Sende- und Empfangseinheit 2 sendet.

Nachdem der Auslöseschalter 4 betätigt wurde, wird das Frage­ signal mit der zu übertragenden Information abhängig von ei­ ner Kombination von Antennenparametern über zumindest zwei Antennen 3 ausgesendet. Beispielsweise kann die zu übertra­ gende Information zunächst mit dem Antennenparameter "Phasen­ verschiebung von 0° zwischen der Antenne 3 in der Fahrertür und der Antenne 3 in der hinteren fahrerseitigen Tür" (oder an der Karosserie im Bereich des Rücksitzes, falls keine Tür hinten vorhanden ist) ausgesendet werden. Anschließend wird der Antennenparameter "Phasenverschiebung . . ." so geändert, daß eine Phasenverschiebung von 180° zwischen den beiden An­ tennen 3 erzielt wird.

Durch die Phasenverschiebung von 180° werden deutlich unter­ schiedliche Verhältnisse geschaffen, so daß bei zumindest ei­ ner der beiden resultierenden Magnetfelder sicher eine genü­ gend große Spannung in der Transponderspule 19 induziert wird. Falls die induzierte Spannung über einem Schwellwert liegt, so wird daraufhin das Antwortsignal zurückgesendet. Sobald das Antwortsignal empfangen wird, wird der dazugehöri­ ge Antennenparameter oder die Kombination von Antennenparame­ tern registriert und in den Parameterspeicher 14 gespeichert.

Für die Authentifikation genügt es, wenn ein gültiges und be­ rechtigtes Antwortsignal empfangen wird. Zum Einstellen von guten Übertragungsverhältnissen werden jedoch mehrere Ant­ wortsignale benötigt, die jeweils durch unterschiedliche Sen­ deverhältnisse/Übertragungskanäle (abhängig von den Antennen­ parametern) hervorgerufen werden.

Es kann dabei nicht nur ein Antennenparameter, sondern mehre­ re Antennenparameter (daher auch Kombination von Antennenpa­ rametern) geändert werden. Antennenparameter sind beispiels­ weise die Sendeleistung, die Sendefrequenz, die Phase zwi­ schen zwei Antennen 3 oder die Auswahl von Antennen 3. Der Antennenparameter "1" bedeutet beispielsweise, daß die fah­ rerseitige Antenne 3 an der Vordertür zum Senden angesteuert wird. Der Antennenparameter "125" bedeutet beispielsweise, daß diese Antenne 3 mit einer Sendefrequenz von 125 kHz be­ trieben wird. Der Antennenparameter "50" bedeutet beispiels­ weise, daß diese Antenne bei 50% der maximalen Leistung be­ trieben wird. Die Kombination "1, 50, 125; 3, 100, 125" der Antennenparameter bedeutet dann, daß die erste Antenne 3 mit 50% Leistung und bei 125 kHz sendet, während die dritte An­ tenne 3 mit 100% Leistung und ebenfalls bei 125 kHz sendet.

Das Fragesignal kann auch in verschiedene Blöcke unterteilt werden, wobei jeder Block mit einem veränderten Antennenpara­ meter ausgesendet wird. Dies kann innerhalb einer vorgegebe­ nen Zeitdauer solange geschehen, bis der Transponder 5 mit seinem Antwortsignal antwortet. Von diesem Zeitpunkt an kön­ nen die restlichen Blöcke des Fragesignals mit der zuletzt ausgesendeten Kombination von Antennenparametern ausgesendet werden. Dadurch erhält man einen Zeitgewinn bei der Übertra­ gung des gesamten Fragesignals, da nicht zuerst das gesamte Fragesignal ausgesendet und dann der Antennenparameter geän­ dert werden muß.

Das Fragesignal kann auch ein Vorsignal aufweisen, das vor der eigentlich zu übertragenden Information ausgesendet wird. Das Vorsignal wird bei jedem Aussenden geändert, und zwar mit unterschiedlichen Sendebedingungen bedingt durch die Anten­ nenparameter, die innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs geändert werden. Durch die Rückmeldung über das Antwortsignal ermittelt die Sende- und Empfangseinheit 2 anhand des Vorsi­ gnals, welche Kombination von Antennenparametern am wirkungs­ vollsten zu einem korrekten Antwortsignal führen. Daraufhin wird die eigentliche zu übertragende Information in dem Fra­ gesignal mit diesem zuvor ermittelten Antennenparameter aus­ gesendet.

Jeder Kombination von Antennenparametern kann auch eine Kenn­ zahl zugewiesen werden. Diese Kennzahl wird zusammen mit der zu übertragenden Information bei unterschiedlichen Sendebe­ dingungen ausgesendet. Der Transponder 5 erzeugt zu jedem Fragesignal ein Antwortsignal, in dem ebenfalls die Kennzahl enthalten ist. Durch Auswerten der Kennzahl stellt dann die Sende- und Empfangseinheit 2 fest, bei welcher Antennenpara­ meterkombination das Antwortsignal sicher zurückgemeldet wird. Diese Kombination von Antennenparametern kann dann für zukünftige Übertragungen des Fragesignals in dem Parameter­ speicher 14 der Sende- und Empfangseinheit 2 als Startwert abgespeichert werden.

Es muß nicht die gesamte Kombination von Antennenparametern mit Kennzahlen ausgesendet werden. Es genügt eine Untermenge oder eine geeignete Auswahl der Kombination auszusenden, so daß die optimale Kombination von Antennenparametern aus die­ ser Untermenge ermittelt werden kann. Dadurch läßt sich die Dauer des Vorsignals reduzieren, so daß der Vorgang der Au­ thentifikation schneller vonstatten gehen kann.

Die Kombination von Antennenparametern bestimmt, mit welchen Antennen 3 unter welchen Bedingungen (Frequenz, Leistung, Phase) ein Signal ausgesendet wird. So kann durch eine Kombi­ nation von Antennenparametern beispielsweise festgelegt wer­ den, daß ein Signal über die Antenne 3 in der Fahrertür bei einer Frequenz von 125 kHz, bei 100% Sendeleistung und einer Phase von 0° in Bezug auf die Antenne 3 in der Beifahrertür ausgesendet wird. Die Antenne 3 in der Beifahrertür dagegen soll nur ein Signal mit 50% Leistung aussenden. Ebenso sollen die Antennen 3 an den Hintertüren und am Kofferraum kein Si­ gnal oder nur Signale mit geringer Leistung aussenden.

Wenn das Fahrzeug zunächst verriegelt ist, so werden die An­ tennen 3 so angesteuert, daß das Fragesignal im wesentlichen in dem Außenraum außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 gesendet wird. Wenn der Benutzer den Motor starten möchte, so betätigt er zunächst den Zündschalter 21 in der Nähe des Lenkrades (bei herkömmlichen Fahrzeugen wird dieser durch Drehen des Zündschlüssels im Zündschloß betätigt). Erkennt die Sende- und Empfangseinheit 2 das Betätigen des Zündschalters 21, so werden die Antennen 3 vorzugsweise derart angesteuert, daß im wesentlichen der Innenraum (Fahrgastraum und/oder Kofferraum) von dem Magnetfeld durchsetzt wird.

Das gezielte Ansteuern des Innenraums oder des Außenraums ge­ schieht durch unterschiedliche Antennenparameter, durch die die Antennen 3 gesteuert werden. Wenn beispielsweise zwei An­ tennen 3 nur auf einer Seite des Fahrzeugs angesteuert wer­ den, so wird im wesentlichen der Außenraum mit einem Magnet­ feld durchsetzt (vgl. Fig. 5). Werden dagegen zwei gegen­ überliegende Antennen 3 (beispielsweise in der Fahrertür und in der Beifahrertür) von der Sende- und Empfangseinheit 2 ge­ steuert, so wird im wesentlichen der Innenraum von einem Ma­ gnetfeld durchsetzt (vgl. Fig. 6 und 7).

Abhängig von der eingestellten Kombination der aktuellen An­ tennenparameter für die beiden anzusteuernden Antennen 3 in den Vordertüren wird der Innenraum unterschiedlich durch­ setzt. Werden beispielsweise zwei gegenüberliegende Antennen 3 gleichzeitig derart angesteuert, daß ihre Magnetfelder im Fahrzeug 1 gegeneinander gerichtet sind (180° Phasenverschie­ bung zueinander), so erzeugt dies hauptsächlich Feldlinien, die - von einer Antenne 3 kommend im Fußraum des Fahrzeugs verteilt über das Fußbodenblech 22 austreten und sich zurück zu der Antenne 3 wieder schließen (Fig. 7).

Wenn hingegen die beiden gegenüberliegenden Antennen 3 pha­ sengleich (0° Phasenverschiebung) angesteuert werden, so ver­ laufen die Feldlinien im Innern des Fahrzeugs 1 von einer An­ tenne 3 zur anderen und über das Fußbodenblech 22 und das Dachblech 23 zurück zu der jeweiligen Antenne 3 (Fig. 6).

Durch Variation der Phasenverschiebung zwischen den beiden Antennen 3 kann somit der Innenraum des Fahrzeugs 1 vollstän­ dig erfaßt werden, so daß der Transponder 5 auch dann antwor­ tet, wenn er ungünstig zu den Antennen 3 im Inneren des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist, beispielsweise auf dem Fuß­ boden.

Wenn die Antennen 3 auf der Innenverkleidung der Türen ange­ ordnet sind, kann die Innenraumerkennung mit deutlich vermin­ derter Leistung arbeiten. Die Magnetfelder nach außen werden durch das Blech der Türen abgeschirmt oder zumindest stark gedämpft. Somit wird weitgehend ausgeschlossen, daß ein Transponder 5 im Außenraum angesprochen wird, wenn die Innen­ raumerkennung mit verminderter Leistung betrieben wird.

Um jeweils den vorderen oder den hinteren Teil des Fahrgast­ raumes optimal mit dem Magnetfeld zu durchsetzen oder das Ma­ gnetfeld bevorzugt im hinteren oder vorderen Außenbereich zu erzeugen, werden die Antennen 3 in den vorderen und hinteren Türen mit unterschiedlichen Leistungen (dies entspricht je­ weils einem anderen Antennenparameter) beaufschlagt. Ob die vordere oder die hintere Antenne 3 stärker angesteuert wird, kann beispielsweise davon abhängen, ob der vordere oder der hintere Türgriff beim Einsteigen betätigt wird.

Zum Steuern der Antennen 3 werden erfindungsgemäß verschiede­ ne Kombinationen von Antennenparametern verwendet. Um ein verändertes Magnetfeld (Übertragungskanal) zu erhalten, kann einer oder zugleich auch mehrere Antennenparameter stufenwei­ se oder stetig geändert werden.

Das Diebstahlschutzsystem kann bei unterschiedlichen Fahr­ zeugtypen eingesetzt werden. Da sich die Fahrzeuge in der Re­ gel in ihrer Geometrie, ihren Ausstattungsgrad und ihren Werkstoffen unterscheiden, muß jedes Fahrzeug am Bandende in einer Initialisierungsphase zunächst initialisiert (erst­ maliges Speichern notwendiger Daten und Abgleichen des Dieb­ stahlschutzsystem im Fahrzeug) werden. Hierzu können tragbare oder am Bandende befindliche stationäre Meßantennen 24 (Fig. 8) vorgesehen sein, die die von den Antennen 3 im Kraftfahr­ zeug 1 ausgesendeten Magnetfelder erfassen. Als tragbare Meß­ antenne kann auch ein Transponder 5 dienen, der eine Meßein­ richtung aufweist. Dabei wird die Stärke des Magnetfeld am Ort der Meßeinrichtung auf bekannte Weise gemessen.

Die Antennen 3 im Fahrzeug werden dabei mit vielen unter­ schiedlichen Antennenparameter gesteuert. Ziel ist es, daß im späteren Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 eine magnetische Durch­ dringung einer an einem bestimmten Ort angenommenen Transpon­ derspule 19 im Nahbereich des Fahrzeugs mit möglichst großer Empfangswahrscheinlichkeit erfolgt.

Es wird mit einem Antennenparameter begonnen, mit dem in ei­ nem Entwicklungsmodell bei angenommenen Ort des Transponders 5 bereits gute Ergebnisse erzielt wurden. Die Meßantennen 24 sind vorzugsweise in dem Bereich angeordnet, wo sich vermut­ lich ein Transponder 5 beim Einsteigen in das Kraftfahrzeug 1 befindet.

Die Meßantennen 24 erfassen das Magnetfeld und leiten es an eine Auswerteeinheit, z. B. ein externes Diagnosegerät 25, zur Auswertung der Meßergebnisse weiter. Wenn in den Meßantennen 24 ein gewünschte Magnetfeldstärke überschritten wird, so wird die aktuelle Kombination von Antennenparametern ausfin­ dig gemacht. Diese Antennenparameter werden dann an die Sen­ de- und Empfangseinheit 2 im Kraftfahrzeug 1 übertragen und dort in den Parameterspeicher 14 gespeichert. Für zukünftige Übertragungen des Fragesignals während des Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs 1 wird dann zunächst diese Kombination von An­ tennenparametern als Anfangswerte verwendet, um die Antennen 3 anzusteuern. Wird die gewünschte Magnetfeldstärke dabei nicht erreicht (d. h. kommt kein Antwortsignal zurück), so werden dann die Antennenparameter solange geändert, bis zu­ mindest ein Schwellwert für die Magnetfeldstärke im Bereich des Transponders 5 überschritten wird.

Bei der Initialisierung können durch das Diagnosegerät 25 al­ le möglichen Antennenparametern in einem Meßwertefeld durch­ fahren werden, bis die gewünschte Feldstärke an der Meßanten­ ne 24 empfangen wird.

Ein solcher Algorithmus zum Durchspielen aller möglichen An­ tennenparameter kann sowohl in dem Diagnosegerät 25 als auch in der Sende- und Empfangseinheit 2 gespeichert sein. Es kann auch ein zusätzliches Gerät an das Diagnosegerät 25 ange­ schlossen werden, in dem dieser Algorithmus gespeichert ist und bei Wunsch durchgeführt wird.

Die verschiedenen Antennenparameter können dabei stetig (z. B. stetiges Ändern der Frequenz oder Leistung) oder auch stufen­ weise innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs verändert werden. Es können auch einzelne Antennenparameter ausgelassen werden und aus den Meßwerten der optimale Kombination von An­ tennenparametern aus den gemessenen Magnetfeldstärken ermit­ telt werden.

Als Meßantenne 24 kann auch eine der Antennen 3 im Kraftfahr­ zeug 1 verwendet werden. Auf diese Weise kann eine optimale Kombination von Antennenparametern am Bandende bei der Ferti­ gung des Fahrzeugs ermittelt und in dem Fahrzeug in dem Para­ meterspeicher 14 abgespeichert werden. Mit diesem Antennenpa­ rameter beginnt die Sende- und Empfangseinheit 2 die Antennen 3 zu steuern, wenn zukünftig ein Frage-Antwort-Dialog zwi­ schen dem Fahrzeug 1 und dem Transponder 5 stattfindet soll.

Die Antennen 3 sind als Spulen ausgebildet, die jeweils Teil eines RLC-Schwingkreises sind. Durch einen Oszillator wird in jedem Schwingkreis eine hochfrequente Schwingung (beispiels­ weise bei 125 kHz) angeregt. Die Spule erzeugt dann ein hoch­ frequentes Magnetfeld, das je nach Form/Ausgestaltung und An­ bringungsort der Spule sowie Schwingungsfrequenz und Stärke des Anregestroms (Leistung) eine davon abhängige Reichweite und eine eigene Richtcharakteristik aufweist (vgl. die beiden gestrichelten Bereiche in Fig. 5).

Wenn eine Transponderspule 19 in das Magnetfeld hinein ge­ bracht wird, dann wird deren Windungsfläche mit Feldlinien des Magnetfeldes mehr oder weniger durchsetzt. Abhängig von der Höhe der Durchsetzung wird in der Transponderspule 19 ei­ ne Spannung induziert.

Wenn der Schwingung in dem Schwingkreis zusätzlich eine binä­ re Information (Fragesignal) aufmoduliert wird, so wird diese Information durch das Magnetfeld induktiv von der Antenne 3 zu der Transponderspule 19 übertragen. Die Reichweite der ausgesendeten Signale ist bei einer induktiven Übertragung jedoch sehr gering und beträgt etwa ein bis zwei Meter. Die Reichweite ist jedoch von der Sendeleistung sowie der Sende­ frequenz der Antennen 3 und der Anordnung der Antennen 3 im Kraftfahrzeug 1 abhängig. Ebenso ist die Reichweite von der Phase der Ansteuerung von zwei Antennen 3 zueinander abhän­ gig. Diese Abhängigkeiten werden bei der Erfindung ausge­ nutzt, indem die Antennen 3 mit den verschiedenen Antennenpa­ rametern gesteuert werden.

Die Antennenparameter sind in einer Tabelle in dem Parameter­ speicher 14 der Sende- und Empfangseinheit 2 abgelegt. Jedem Antennenparameter wird in der Tabelle eine Frequenz (einzu­ stellende Frequenz des Oszillators oder eines Frequenz­ teilers), eine Leistung (Steuerstrom des Schwingkreises), ei­ ne Antenne 3 oder und eine Phase (bezüglich einer zweiten An­ tenne 3), mit der jeweils eine Antenne 3 gesteuert wird, zu­ geordnet. Alle Antennenparameter und ihre zugeordneten Werte werden bei der Entwicklung des Diebstahlschutzsystems durch Erprobung an einem Modell ermittelt.

Bei dem erfindungsgemäßen Diebstahlschutzsystem wird das Fra­ gesignal zumindest über zwei Antennen 3 ausgesendet. Durch die Antennenparameter wird festgelegt, über welche Antennen 3 das Fragesignal beim ersten Aussenden und über welche Anten­ nen 3 das Fragesignal beim nächsten Aussenden ausgesendet wird. Außerdem wird durch andere Antennenparameter festge­ legt, unter welchen Bedingungen (Frequenz, Leistung, Phase) die jeweiligen Antennen 3 gesteuert werden. Somit bewirkt je­ de Kombination von Antennenparametern 3 einen eigenen Über­ tragungskanal (Magnetfeld), in dem das Fragesignal in Abhän­ gigkeit von den Antennenparametern übertragen wird.

Die Fragesignal enthalten als Information eine binäre Zu­ fallszahl, die eine vorgegebene Länge von beispielsweise 32 Bit aufweist. Die Zufallszahl wird moduliert zu dem Transpon­ der 5 übertragen. Nur wenn der Transponder 5 die vollständige Zufallszahl empfängt, d. h. alle 32 Bit, dann gilt das Frage­ signal als korrekt empfangen. Die Zufallszahl kann dazu ver­ wendet werden, das Antwortsignal mit Hilfe eines geheimen, kryptographischen Schlüssel zu erzeugen. Zusätzlich können auch benutzer- oder fahrzeugspezifische binäre Daten zum Ver­ schlüsseln des Antwortsignals verwendet werden. Abhängig vom Ort der Auslösung (Auslöseschalter 4 am Türgriff öder am Zündschloß) kann auch eine Steuerinformation mit der Zufalls­ zahl übertragen werden, durch die dann entschieden wird, ob die Türen oder die Wegfahrsperre zu steuern sind.

In der Sende- und Empfangseinheit 2 im Kraftfahrzeug 1 wird der gleiche kryptografische Schlüssel verwendet, um aus der Zufallszahl einen erwarteten Sollwert zu errechnen und diesen im Sollwertspeicher 15 abzuspeichern. Dieser Sollwert wird mit dem empfangenen Antwortsignal verglichen. Wenn beide zu­ mindest weitgehend übereinstimmen, so wird ein Steuersignal erzeugt, mit dem die Türschlösser 6 oder die Wegfahrsperre 7 betätigt wird.

Unter dem Begriff elektronische Wegfahrsperre ist ein elek­ tronische Einrichtung im Kraftfahrzeug 1 zu verstehen, die das Benutzen des Kraftfahrzeugs 1 nur bei nachgewiesener Be­ rechtigung (Authentifikation) erlaubt. Als Wegfahrsperre kann beispielsweise das Motorsteuergerät dienen, das seine Funkti­ on nur aufnimmt, wenn der Vergleich zwischen dem Antwortsi­ gnal und dem Sollwert Übereinstimmung der beiden erbrachte. Ebenso kann ein Ein-/Ausschalter im Zündkreis oder ein Sperr­ ventil im Kraftstoffkreis als Wegfahrsperre dienen. Es können auch mehrere Steuergerät in die Wegfahrsperre eingebunden werden.

Claims (11)

1. Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug mit

• - einer in dem Kraftfahrzeug (1) angeordneten Sende- und Emp­ fangseinheit (2), die mit zumindest zwei voneinander ge­ trennt im Kraftfahrzeug (1) angeordneten Antennen (3) elek­ trisch verbunden ist, über die jeweils ein Fragesignal aus­ gesendet wird,
• - einem Antwortgeber (5), der ein Antwortsignal aussendet, wenn er das Fragesignal empfängt,
• - einer Auswerteeinheit (9) in der Sende- und Empfangseinheit (3), die das empfangene Antwortsignal auswertet und mit Sollwerten vergleicht, und mit
• - einer in der Sende- und Empfangseinheit (2) angeordneten Steuereinheit (9), die ein Fragesignal zumindest zwei An­ tennen (3) abhängig jeweils von einer Kombination von Über­ tragungsparametern zuführt, wodurch das Fragesignal in Ab­ hängigkeit von den Übertragungsparametern in zumindest zwei verschiedenen Übertragungskanälen übertragen wird, wobei die Übertragungsparameter in Abhängigkeit vom Antwortsignal verändert werden.

2. Diebstahlschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diejenigen Übertragungsparameter für zukünftige Übertragungen des Fragesignals zunächst verwendet werden, bei denen das zurückgesendete Antwortsignal zumindest weitgehend mit den Sollwerten übereinstimmt.

3. Diebstahlschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Übertragungsparameter zeitweise solange verändert werden, bis das zurückgesendete Antwortsignal weit­ gehend mit den Sollwerten übereinstimmt.

4. Diebstahlschutzsystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsparame­ ter in einem Speicher (14) der Sende- und Empfangseinheit (2) gespeichert sind.

5. Diebstahlschutzsystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsparame­ ter die Sendefrequenz, die Sendeleistung, die Phasenlage oder die Auswahl von Antennen (3), mit denen das Fragesignal aus­ gesendet wird, bestimmen.

6. Diebstahlschutzsystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (3) in Form von elektrischen Spulen in der Fahrertür, in der fahrerseiti­ gen Hintertür, in der Seitenwand im Bereich des Rücksitzes, des Tanks oder der Stoßfänger oder an sonstigen Stellen in der Karosserie angeordnet sind.

7. Diebstahlschutzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sowohl fahrerseitig als auch beifahrerseitig Antennen (3) an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind.

8. Diebstahlschutzsystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antwortgeber (5) in einem Scheckkartenähnlichen Gehäuse angeordnet ist und eine oder mehrere Antennen (19) in Form von elektrischen Spulen aufweist.

9. Diebstahlschutzsystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsparame­ ter innerhalb eines vorgegebenem Bereichs stufenweise verän­ dert werden und jeder Kombination von Übertragungsparametern eine Kennzahl zugeordnet wird, die mit dem Fragesignal zu dem Antwortgeber gesendet wird, und der Antwortgeber zu jedem Fragesignal ein entsprechendes Antwortsignal zurücksendet, das die mit dem Fragesignal übermittelte Kennzahl enthält, wenn das Fragesignal ordnungsgemäß empfangen wurde.

10. Diebstahlschutzsystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangs­ einheit (2) Antennen (3) nur auf der Fahrerseite oder nur auf der Beifahrerseite des Kraftfahrzeugs (1) ansteuert, wenn ein Fragesignal in einen Bereich außerhalb des Kraftfahrzeugs (1) gesendet werden soll und daß die Sende- und Empfangseinheit (2) Antennen (3) sowohl auf der Fahrerseite als auch auf der Beifahrerseite des Kraftfahrzeugs (1) ansteuert, wenn ein Fragesignal in das Fahrzeuginnere gesendet werden soll.

11. Diebstahlschutzsystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder (5) eine Meßeinrichtung aufweist, mit der das Fragesignal in seiner Stärke gemessen und ein Meßwert zurück zu der Sende- und Emp­ fangseinheit (2) im Kraftfahrzeug gesendet wird sowie dort die zu dem gerade empfangenen Fragesignal zugehörigen Anten­ nenparametern für zukünftige Übertragungen gespeichert wer­ den.