DE19827448A1 - Portable Identifikationsvorrichtung mit integrierter Datenerfassung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Identifikationsvorrichtung ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 19 und ein System zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 21.

Als Identifikationsvorrichtungen werden Chipkarten derzeit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispiels­ weise sei die ec-Karte mit einem integrierten Schaltkreis erwähnt. In diesem Anwendungsfall, also dem Fall mit einer Identifikation des Anwenders, muß der Anwender nicht nur im Besitz einer gültigen Karte sein, sondern seine Legiti­ mation wird durch Überprüfung einer von ihm eingegebenen Geheimzahl (Identifikationscode oder PIN-Code) oder einer Unterschrift zusätzlich verifiziert. Dies stellt zwar ei­ nen Schutz gegen Mißbrauch von abhanden gekommenen Karten dar, ist aber nicht ausreichend, wie die veröffentlichten Zahlen von Kredit- oder Scheckkartenbetrugsdelikten aus­ weisen. Dies liegt zum einen an der nicht ausreichenden Sicherheit der meist nur vierstelligen Geheimzahl (dabei ist die Stellenanzahl ein Kompromiß aus Sicherheitser­ wägungen und Bequemlichkeit für den Anwender) und zum an­ deren an weiteren Faktoren, wie z. B. die Sicherheit ge­ genüber Abhörversuchen bei der Eingabe des Identifikati­ onscodes.

Ferner sind im Stand der Technik auch Positionserfassung­ seinrichtungen, nämlich sogenannte Digitizer oder Touch Screens, bekannt. Für die Beschreibung von Einzelheiten eines derartigen elektromagnetischen Digitizers wird auf die deutsche Patentschrift DE 444 00 946 verwiesen, deren Offenbarung durch diese Bezugnahme in die vorliegende An­ meldung mitaufgenommen wird.

Ein Digitizer weist einen Positionserfassungsbereich und einen Positionszeiger (Pen, Cursor, Mouse) auf. Die Posi­ tion des Positionszeigers wird dabei absolut bezüglich des Positionserfassungsbereichs detektiert.

Es ist ferner bekannt, biometrische Daten, wie Bild, Un­ terschrift und Fingerabdruck einer Person zu deren Identi­ fikation zu verwenden. Mit dem oben beschriebenen Digi­ tizer ist es möglich eine Unterschrift aufzunehmen und mit vorgespeicherten Mustern zu vergleichen und innerhalb vor­ gegebener Toleranzen zu verifizieren. Im Unterschied zur herkömmlichen zweidimensionalen Unterschriften, wie sie Graphologen vergleichen, wird bei der Erfassung einer bio­ metrischen Unterschrift der gesamte Schreibvorgang als Funktion der Zeit erfaßt und zur Verifikation herangezo­ gen, was die Fälschungssicherheit erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nach­ teile des Standes der Technik zu vermeiden, und insbeson­ dere eine besonders sichere vom Anwender mitzuführende persönliche Identifikationsvorrichtung zu schaffen, die günstig in der Herstellung und bedienungsfreundlich ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer Identifika­ tionsvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß auf die Unterschrift bzw. den Fingerabdruck eines Anwend­ ers zur Identifikation zurückgegriffen werden kann, wobei diese traditionsreiche Art der Identifikation somit auch in das Zeitalter der Elektronik gerettet werden kann, so daß einerseits die Gewöhnung bzw. Vertrauen an die neue Technik erleichtert ist, und andererseits in technischer und juristischer Hinsicht auf eine lange Praxis bzw. Rechtsprechung zur Gültigkeit einer derartigen Unter­ schrift bzw. Fingerabdrucks zurückgegriffen werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die gesamte Verifikation des Idendifikationscodes des Anwend­ ers, also seiner Unterschrift oder seines Fingerabdrucks, in der Karte stattfindet. Dadurch wird eine ansonsten er­ forderliche umfangreiche Datenübertragung, nämlich der der Identifikation dienenden Daten, vermieden, was eine zu­ sätzliche Sicherheit gegenüber Abhörversuchen, Übertra­ gungsfehlern und Manipulation, z. B. durch Computerviren, bietet.

Ebenfalls ist bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft­ daß die Datenerfassung durch die Karte bzw. das dem An­ wender eigene transportable Identifikationsmittel durchge­ führt wird, so daß eine Systemänderung und/oder -erwei­ terung leicht durch einen aus Sicherheitsgründen ohnehin erforderlichen Austausch der Karten und nicht durch Ände­ rung der Terminals erreicht wird.

Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Vorteile derselben wird bzw. werden nachfolgend anhand von Aus­ führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung er­ läutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In. Fig. 1 ist ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Iden­ tifikationssystem I schematisch dargestellt. Beispielswei­ se um Zugang zu einem nicht dargestellten System über ein Terminal 1 zu bekommen, muß der Anwender eine Karte 2 mit eingebautem integrierten Schaltkreis 3 auf eine Fläche 4 des Terminals 1 legen, so daß die nicht dargestellten Kon­ takte des integrierten Schaltkreises 3 mit entsprechenden, nicht dargestellten Kontakten des Terminals 1 in Kontakt kommen, um ein Interface zur Energieversorgung des Chips 3 und zur Datenübertragung vorzusehen. Zur Verschlüsselung von der Karte 2 zu dem System über das Terminal 1 zu über­ tragenden Daten, wie z. B. der Information, ob der An­ wender der Karteninhaber oder autorisiert ist (siehe dazu die Ausführungen im folgenden), weist der integrierte Schaltkreis 3 einen (nicht gezeigten) Kryptographieprozes­ sor bzw. eine Schaltung zur Verschlüsselung von Daten auf. Ferner ist auf der Karte eine Anregungsspule 5 vorgesehen, die einen Schwingkreis 11 im Stift 10 zum Schwingen an­ regt. Über die Spule 5 kann auch die Elektronik in der Karte induktiv anstelle über die Kontakte des Chips 3 mit Energie, insbesondere gepulst, versorgt werden. Der Stift 10 ist mit einer rein mechanischen Verbindung 20 fest an dem Terminal 1 verbunden. Die Schwingung des Resonanzkrei­ ses 11 werden von in x- und y-Richtung verlaufenden Draht- oder Spulenanordnungen 6 bzw. 7 aufgenommen und die Amplitude des empfangenen Signals ist ein Maß für die Po­ sition (x, y) und Höhe (z) des Schwingkreises 13 bezogen auf den Positionserfassungsbereich 6, 7. Wie in der DE 444 00 946 ausführlich erläutert ist, wird ein Teil der dem Resonanzkreis 11 zugeführten Energie zur Versorgung eines integrierten Schaltkreises 12 im Stift 10 über eine nicht gezeigte Gleichrichterschaltung abgezweigt. Der integri­ erte Schaltkreis 12 überträgt durch morseartiges Unterbre­ chen des vom Resonanzkreis 11 übertragenen Signals den Zustand eines an der Schreibmine 13 angeordneten Drucksen­ sors 14, der den Schreibauflagedruck p abfühlt, über den Positionserfassungsbereich 6, 7 an den integrierten Schalt­ kreis 3. Auf diese Weise wird, wenn ein Anwender auf dem Positionserfassungsbereich 6, 7 der Karte 2 unterschreibt, die Funktionen x(t), y(t), z(t), p(t) und damit auch deren zeitliche Ableitungen x'(t), y'(t), z'(t), p'(t) von dem IC 3 erfaßt und mit vorgespeicherten Daten innerhalb vor­ gegebener Toleranzen zur Verifikation der Unterschrift verglichen. Ferner kann aus einer Zusammenschau von Si­ gnalwerten der Einzelspulen der x- und y-Anordnung auch die Haltung des Stifts 10, also die Eulerwinkel theta(t) und psi(t) (Winkel der Projektion des Schreibgeräts 10 auf den Positionserfassungsbereich 6, 7 zu der y-Achse bzw. Winkel des Schreibgeräts 10 zu dem Lot auf den Position­ serfassungsbereich), sowie deren Ableitungen nach der Zeit theta' (t) und psi' (t) zur Verifikation der Unterschrift verwendet werden. Daten mit z ungleich Null werden eben­ falls zur Identifikation sogenannter air strokes (Bewegun­ gen bzw. Haltung des Schreibgeräts über der Schreibfläche in der Luft) herangezogen. Vorzugsweise weist der Stift 10 eine echte Schreibmine 13 auf, so daß die Unterschrift auf einem Papierstreifen 30, der beispielsweise als Bu­ chungsbeleg verwendet wird, im Original zusätzlich vorhan­ den ist. Der Papierstreifen 30 ist dabei so dünn und be­ sitzt keinen elektromagnetischen Einfluß, daß der Betrieb des Digitizers von dem Papierstreifen 30 nicht beeinflußt wird.

Durch die Vielzahl der zur Verifikation des Vorgangs der Unterschrift ist die Erfindung auch bei einem eventuellen Abhandenkommen der Karte besonders sicher. Die Sicherheit kann noch weiter erhöht werden, wenn der Stift 10 nicht mit der festen Verbindung 20 am Terminal 1 befestigt, son­ dern wie die Karte 1 portabel ist und vom Anwender mitge­ führt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Mikroprozessor 12 einen PIN-Code gespeichert, der wie die Daten p(t) (vgl. die Beschreibung der DE 444 00 946) über den Positionserfassungsbereich 6, 7 an den integrierten Schaltkreis 3 übertragen und verifiziert wird. In diesem Fall kann der Anwender nur mit der zu seiner Unterschrift passenden Karte und dem dazu passenden Stift Zugang zu dem System erlangen, wodurch die Sicherheit weiter erhöht ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist über dem Positionserfassungsbereich auf der Karte eine nicht gezeigte LCD-Matrixanordnung vorgesehen. Auf diese Weise kann auch ohne einen Papierstreifen die Unterschrift für den Anwender sichtbar gemacht werden, um beispiels­ weise einen Fehlversuch (z. B. ein Verschreiben) dem An­ wender anzuzeigen.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Alternative der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung. Dabei be­ zeichnen in Fig. 2 mit einem Strich (') versehene Bezug­ szeichen entsprechende Elemente der Fig. 1. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Chipkarte 2' eine schematisch dargestellte Matrix 100 aus druckempfindlichen Dünnschichttransistoren (TFT-Tran­ sistoren) 101 auf. Drückt der Anwender einen Finger, z. B. seinen rechten Daumen, auf die Transistoranordnung 100, so kann der die Transistoren 101 oder andere geeignete, ent­ sprechend angeordnete Mikrosensoren (z. B. druckempf­ indliche Widerstände, Kapazitäten oder piezoelektrische Elemente) abfühlende Mikroprozessor 3' wegen des Druckes oder der Änderung des Hautwiderstands an den Finger und/oder weiteren Parametern aufgrund eines resistiven, kapazitiven oder piezoelektrischen Effekts den eingege­ benen Fingerabdruck erfassen und mit einem vorgespeicher­ ten Muster vergleichen und damit den Anwender identi­ fizieren.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbei­ spiele erläutert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Ab­ wandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke verlassen wird.

Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Anwendung, z. B. als ein Zugangskontrollsystem beschränkt, sondern kann für alle Anwendungsfälle, bei denen die Identifikation eines Anwenders erforderlich ist eingesetzt werden, beispielsweise also auch für amtliche Ausweise (Paß, Personalausweis, Führerschein, Kfz-Brief . . .). Ferner sind Anwendungen als Berechtigungsausweis (z. B. Bahncard, Kundenkreditkarte, . .) als electronic cash- Speichermedium und/oder zur Sicherung von Datenübertragung erfindungsgemäß möglich.

Ferner wurde die Erfindung oben im Zusammenhang mit einer Unterschrifts- und/oder Fingerabdruckerkennung beschrie­ ben. Dies sind jedoch nur Beispiele für die Erfindung. Als biometrische Daten, die zusammen mit der Karte, in einem erfindungsgemäßen Personenidentifikationssystem Verwendung finden können, seien beispielhaft akkustische Daten des Anwenders, z. B. die Stimme (→ z. B. Mikrofon in der Kar­ te integriert), optische Daten des Anwenders (→ z. B. CCD-Kamera in der Karte integriert), z. B. ein Fingerab­ druck, das Gesicht oder Auge des Anwenders, und/oder wei­ tere Möglichkeiten der inhärent personenbezogenen Informa­ tion, wie z. B. die DNS (→ DNS-Analysator in der Karte integriert), genannt.

Die Unterschriftserkennung wurde oben in Verbindung mit dem in der DE 444 00 946 beschriebenen elektromagnetischen draht- und batterielosen Digitizer beschrieben. Für einen Fachmann ist selbstverständlich, daß auch andere Arten von Digitizern, insbesondere resistive Digitizer oder elektro­ magnetische Digitizer mit Draht und/oder Batterie, oder Touch Screens, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Identifikationsvorrichtung verwendet werden können. Auch ist der Einsatz von Positionserfassungseinrichtungen nicht auf die Anwendung zur Unterschriftserkennung beschränkt, da beispielsweise auf der Karte auch eine Tastatur inte­ griert werden sein kann, über die der Anwender eine Ge­ heimzahl eingeben kann.

Schließlich wurde die Erfindung in Zusammenhang mit einer vom Anwender mitzuführenden Karte im Scheckkartenformat erläutert. Dies ist jedoch nur eine bevorzugte Aus­ führungsform. Andere Formen und Formate für das vom An­ wender mitzuführende Identifikationsmittel sind von der Erfindung ebenfalls umfaßt.

Claims (22)

1. Portable Identifikationsvorrichtung zur Identifikation eines Anwenders, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifi­ kationsvorrichtung eine Vorrichtung zur Erfassung oder Eingabe von zur Identifikation des Anwenders dienenden Daten aufweist.

2. Identifikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikationsvorrichtung eine Karte mit eingebautem integrierten Schaltkreis (IC) ist.

3. Karte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis einen Datenspeicher für Sollwerte der erfaßten oder eingegebenen Daten aufweist.

4. Karte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis eine Vorrichtung zum Vergleich der erfaßten oder eingegebenen Daten mit vorgespeicherten Daten zur Identifikation des Anwenders aufweist.

5. Karte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Karte eine Schnittstelle zu einem Terminal aufweist, die zur Energieversorgung des integrierten Schaltkreises und zur Übertragung von Daten zwischen der Karte und dem Ter­ minal vorgesehen ist.

6. Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis eine Ver- und eine Entschlüsselungseinrichtung zur Ver- bzw. Ent­ schlüsselung von zwischen der Karte und dem Terminal über­ tragenen Daten aufweist.

7. Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten oder eingegebenen Daten biometrische Daten des Anwenders sind.

8. Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Datenerfassung eine Positionserfassungseinrichtung ist.

9. Karte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserfassungseinrichtung ein draht- und batterielo­ ser elektromagnetischer Digitizer ist.

10. Karte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionserfassungsbereich des Digitizers auf der Karte integriert ist.

11. Karte nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gek­ ennzeichnet, daß der Positionserfassungsbereich in x- und y-Richtung verlaufende Drähte oder Spulen aufweist.

12. Karte nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis einen Pro­ grammspeicher mit einem Programm zur Verifikation der sich in x- und y-Richtung erstreckenden, und mit einem Schreibgerät nach Art eines Stifts, der der Positionszei­ ger der Positionserfassungseinrichtung ist, auf der Karte eingegebenen Unterschrift aufweist, wobei die Verifikation aus einem Vergleich mit vorgegebenen Daten innerhalb vor­ gegebener Grenzwerte oder Toleranzwerte besteht.

13. Karte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verifikation der Unterschrift eines Anwenders einer oder mehrere der folgenden Parameter verwendet werden: x- und y-Koordinate des Positionszeigers, x (=dx/dt)- und y' (=dy/dt)-Koordinaten des Postitionszeigers (Schreibge­ schwindigkeit), z- und z' (=dz/dt)-Koordinaten des Schreib­ geräts (Höhe des Positionszeigers über dem Positi­ onserfassungsbereich), p- und p' (=dp/dt)-Koordinaten der Unterschrift (Auflagedruck des Positionszeigers bzw. des­ sen zeitliche Änderung), und die Neigungswinkel theta(t) und phi(t) der Haltung des Schreibgeräts sowie deren Ab­ leitung nach der Zeit theta' (t) und phi' (t).

14. Karte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der als Stift ausgebildete Positionszeiger eine Schreibmine aufweist, daß gleichzeitig mit der Eingabe der Unterschrift in die Karte eine identische Kopie der Unter­ schrift, z. B. als Buchungsbeleg, erzeugt wird.

15. Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Karte eine Spule aufweist, die um­ fangsmäßig am Rand der Karte angeordnet ist und den Reso­ nanzschwingkreis des Stifts des draht- und batterielosen elektromagnetischen Digitizers mit Energie versorgt, und über die Energie zur Versorgung des integrierten Schalt­ kreises der Karte zugeführt wird, so daß die Energie­ versorgung der Karte kontaktlos ist.

16. Identifikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtung zur Daten­ erfassung eine Matrix aus Sensorelementen ist.

17. Identifikationsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente Dünnschichttransis­ toren sind.

18. Identifikationsvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, daß die Matrix einen Fingerabdruck, z. B. des rechten Dau­ mens, durch Aufdrücken eines Fingers des Anwenders auf der Identifikationsvorrichtung abfühlt.

19. Verfahren zur Identifikation eines Anwenders, bei dem eine vom Anwender mitzuführende Identifikationsvorrich­ tung, insbesondere eine Karte nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, zur Eingabe von insbesondere biometrischen Daten eines Anwenders eingesetzt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die (biometrischen) Daten in einem Speicher der Iden­ tifikationsvorrichtung gespeichert sind, und wobei die Eingabe und die Verifikation der (biometrischen) Daten ausschließlich auf bzw. in der Identifikationsvorrichtung stattfindet.

21. System zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 19 oder 20, insbesondere das wenigstens eine vom Anwender mitzuführende Identifikationsvorrichtung, insbesondere ei­ ne Karte und/oder Positionszeiger bzw. Stift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und ein portables oder sta­ tionäres Terminal aufweist.

22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Terminal eine Aufnahme- und Anschlußvorrichtung für die Identifikationsvorrichtung aufweist.