-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer schlüssellosen
Zugangskontrollvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
-
Bei
schlüssellosen,
passiven Zugangskontrollvorrichtungen wird das Ver- oder Entriegeln
des Kraftfahrzeugs ermöglicht,
ohne daß ein
Codegeber, wie beispielsweise ein elektronischer Schlüssel oder eine
Fernbedienung, aktiv betätigt
werden muß.
Eine solche Zugangskontrollvorrichtung ist beispielsweise aus der
deutschen Offenlegungsschrift
DE 41 23 654 A1 bekannt. Zum Ver- oder Entriegeln
wird ein Frage-Antwort-Dialog ausgelöst, bei dem eine Sende- und
Empfangseinheit im Kraftfahrzeug ein Anforderungssignal aussendet
und auf ein Antwortsignal wartet. Ein empfangenes Antwortsignal
wird in der Sende- und Empfangseinheit ausgewertet und bei Berechtigung
werden Türen
ver- oder entriegelt. Zum Senden und Empfangen von Signalen sind
in dem Kraftfahrzeug eine oder mehrere Antennen angeordnet. Die
Antennen werden derart betrieben, daß das System unterscheiden
kann, ob sich der Codegeber im Fahrzeugaußenraum oder im Fahrzeuginnenraum befindet.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die von
den Antennen erzeugten elektromagnetischen Felder nur einen begrenzten
räumlichen
Bereich abdecken.
-
Unabhängig davon,
wie die Unterscheidung zwischen Fahrzeugaußenraum und Fahrzeuginnenraum
realisiert wird, werden im folgenden Anforderungssignale, welche
auf die Kommunikation und/oder Detektion eines Codegebers im Fahrzeugaußenraum
abzielen, als „Außenraumabfrage" bezeichnet. Anforderungssignale,
welche auf die Kommunikation und/oder Detektion eines Codegebers
im Fahrzeuginnenraum abzielen, werden als „Innenraumabfrage" bezeichnet.
-
Die
Trennung zwischen Fahrzeuginnenraum und Fahrzeugaußenraum
ist in der Praxis stets mit Toleranzen behaftet. Dies hängt beispielsweise
damit zusammen, daß die
Antennen elektromagnetische Felder erzeugen, die nicht scharf abgegrenzt
sind. So wird beispielsweise mit einer Antenne, die vorzugsweise
in den Außenraum
um das Kraftfahrzeug strahlt (diese wird als Außenraumantenne bezeichnet),
nicht nur der Außenraum,
sondern auch ein Teil des Innenraumes des Kraftfahrzeugs abgedeckt. Das
gleiche Problem ergibt sich auch bei Verfahren, die mit Entfernungsmessung
zwischen Fahrzeugantennen und Codegeber arbeiten.
-
Prinzipiell
ergeben sich folgende Bereiche:
-
- 1
- Bereiche
im Fahrzeuginnenraum, die nur durch eine Innenraumabfrage erreicht
werden
- 2
- Bereiche
im Fahrzeuginnenraum, die sowohl durch eine Innen- als auch durch
eine Außenraumabfrage
erreicht werden,
- 3
- Bereiche
im Fahrzeuginnenraum, die nur durch eine Außenraumabfrage erreicht werden,
- 4
- Bereiche
im Fahrzeuginnenraum, die durch keine der beiden Abfragen erreicht
werden,
- 5
- Bereiche
im Fahrzeugaußenraum,
die nur durch eine Außenraumabfrage
erreicht werden,
- 6
- Bereiche
im Fahrzeugaußenraum,
die sowohl durch eine Innen- als auch durch eine Außenraumabfrage
erreicht werden,
- 7
- Bereiche
im Fahrzeugaußenraum,
die nur durch eine Innenraumabfrage erreicht werden und
- 8
- Bereiche
im Fahrzeugaußenraum,
die durch keine der beiden Abfragen erreicht werden.
-
Bei
Vorliegen eines Verriegelungswunsches findet ein Frage-Antwort-Dialog statt.
Das tatsächliche
Verriegeln geschieht jedoch erst dann, wenn ein Codegeber außerhalb
des Kraftfahrzeugs erkannt wird.
-
Falls
ein Benutzer seinen Codegeber im Fahrzeuginnenraum, und zwar in
einem nur von einer Außenraumabfrage
abgedeckten Bereich liegen lassen hat, so wird das Fahrzeug verriegelt,
da der Codegeber irrtümlich
als außen
befindlich erkannt wird. Der Benutzer kann sich vom Fahrzeug entfernen
im Glauben, er führe
den Codegeber mit sich. Zum späteren
Entriegeln kann nun jeder Unbefugte an das Fahrzeug herantreten
und die Türen
entriegeln, da der zurückgelassene
Codegeber erkannt wird und mit seinem Codesignal korrekt antwortet.
-
Bei
einer bekannten schlüssellosen
Zugangskontrollvorrichtung (IEEE Transactions on Industrial Electronics,
VOL. 35, 1988, S. 208 bis 216: „Keyless Entry System With
Radio Card Transponder")
wird überwacht,
ob ein Codegeber im Kraftfahrzeug liegen bleibt. Nach dem Schließen der
Türen und
Verriegeln wird mehrfach ein Signal ausgesendet. Der Codegeber antwortet
jedesmal auf dieses Signal, solange er noch in der Nähe ist.
Wenn sich der Pegel des empfangenen Signals ändert, so steht fest, daß sich der
Codegeber vom Kraftfahrzeug wegbewegt und nicht im Inneren vergessen
wurde.
-
Bei
einer weiteren schlüssellosen
Zugangskontrollvorrichtung (ATZ Automobiltechnische Zeitschrift
96 (1994), S. 321 bis 330: „Ein
Fahrzeugsicherungssystem ohne mechanischen Schlüssel") wird das Kraftfahrzeug nicht verriegelt,
wenn beim Schließvorgang
festgestellt wird, daß noch
ein Codegeber im Inneren vergessen wurde. Die dort befindlichen
Codegeber werden als solche erkannt und in ihrer Funktion gesperrt.
Erst danach findet eine Verriegelung statt.
-
Der
Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer schlüssellosen
Zugangskontrollvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das eine erhöhte Sicherheit vor Diebstahl
oder unbefugtem Zugang zum Kraftfahrzeug bietet.
-
Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
ein Verfahren mit dem Merkmal von Patentanspruch 1 gelöst. Dabei
wird ein von der fahrzeugseitigen Sende- und Empfangseinheit abgegebenes
Anforderungssignal mehrfach ausgesendet. Wenn innerhalb einer vorgegebenen
Zeitdauer einmal ein Antwortsignal nicht empfangen wird, so wird
der Codegeber freigegeben für
weitere, spätere
Ver- oder Entriegelungsvorgänge.
Ansonsten wird der Codegeber gesperrt.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 und 2 Draufsichten
auf ein Kraftfahrzeug mit jeweils einer Zugangskontrollvorrichtung,
-
3 bis 5 Taktdiagramme
eines Verfahrens zum Betreiben der Zugangskontrollvorrichtungen.
-
Eine
Zugangskontrollvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug 1 (1 und 2)
weist eine Sende- und Empfangseinheit 2 auf, die über Sendeantennen 3, 4 in
(Innenraumantenne 3) und außen am Kraftfahrzeug 1 (Außenraumantennen 4)
ein Anforderungssignal aussendet. Falls sich ein tragbarer Codegeber
(im folgenden als Transponder 5 bezeichnet) innerhalb der
Reichweiten 6, 7 um die Sendeantennen 3, 4 befindet
und das Anforderungssignal empfängt,
so sendet er eine Antwort zurück,
die von einer mit der Sende- und Empfangseinheit 2 verbundenen
Empfangsantenne 8 empfangen wird. Die Reichweiten 6, 7 der
Sendeantennen 3, 4 sind in den 1 und 2 durch
Kreise oder Ellipsen idealisiert dargestellt.
-
Das
Aussenden des Anforderungssignals und das Warten auf ein Antwortsignal
wird im folgenden als Suche nach dem Transponder 5 bezeichnet. Falls
ein Antwortsignal empfangen wird und dieses sich als korrekt herausstellt,
so wird dies im folgenden als „gefunden" bezeichnet.
-
So
gibt es Innenraumantennen 3, deren Sendebereich (Reichweite 6)
im wesentlichen den Innenraum überdeckt.
D.h. das Anforderungssignal reicht im wesentlichen nicht über den
Innenraum hinaus. Wenn ein Transponder 5 ein Anforderungssignal
von einer Innenraumantenne 3 empfängt und mit seinem Codesignal
antwortet, so kann eine Wegfahrsperre gelöst werden, wenn das Antwortsignal
sich als berechtigt herausstellt.
-
Zusätzlich gibt
es die Außenraumantennen 4,
die im wesentlichen nur den Außenraum
außerhalb
des Kraftfahrzeugs 1 mit einem elektromagnetischen Feld überdecken
(innerhalb einer Reichweite 7). D.h. das Anforderungssignal
wird im wesentlichen in den Außenraum
mit einer begrenzten Reichweite 7 abgestrahlt. Falls ein
Transponder 5 in das Feld einer Außenraumantenne 4 gelangt
und mit seinem Antwortsignal auf ein Anforderungssignal antwortet,
so werden Türen
oder Kofferraum ver- oder
entriegelt, falls das Codesignal sich als berechtigt herausstellt.
-
Da
die elektromagnetischen Felder nicht exakt durch die Karosserie
des Kraftfahrzeugs 1 begrenzt werden können, ergeben sich die zuvor
beschriebenen 8 möglichen
Bereiche.
-
Wie
zuvor erläutert
ergibt sich bei einem im „Bereich 3" zurückgelassenen
Transponder 5 das Problem, daß das Kraftfahrzeug 1 verriegelt
werden kann, obwohl sich der Transponder 5 im Fahrzeuginnenraum
befindet, da er irrtümlich
als außerhalb
des Kraftfahrzeugs 1 befindlich erkannt wird.
-
Um
dies zu verhindern, werden nach einem auslösenden Ereignis (z.B. das Schließen einer Fahrzeugtür, Äußern eines
Verriegelungswunsches durch Betätigen
eines Schalters, Verriegeln der Fahrzeugtüren oder das Schließen des
Heckdeckels) Anforderungssignale über einen vorgegebenen Zeitraum
mehrmals ausgesendet. Die Suche wird üblicherweise über die
Außenraumantennen 4 vorgenommen,
die sich in den Türen,
den Außenspiegeln, der
Heckklappe, den Stoßfängern, oder
an sonstiger geeigneter Stelle an der Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 befindet.
-
Die
Sende- und Empfangseinheit 2 wartet nun auf die Antwortsignale,
die dann ausgewertet werden. Am Beispiel des Kofferraumzugangs wird nun
das Verfahren in der 3 dargestellt. Das Verfahren
läßt sich
auch analog auf den Zugang über
die Türen
des Kraftfahrzeugs 1 übertragen.
-
In
den 3 und 4 sind die Taktdiagramme der
Suche (Anforderungssignale), der Antwortsignale und der Sperranweisung über der
Zeit dargestellt. Eine logische „1" bedeutet dabei, daß eine Suche erfolgt, ein Antwortsignal
empfangen wird oder der Transponder gesperrt wird.
-
Die
Transponder 5 werden über
einen Suchzeitraum (auch als Abfragezeitraum bezeichnet) von beispielsweise
maximal 25 Sekunden mittels der Außenraumantenne 4 am
Heck gesucht. Eine Suche erfolgt alle 5 Sekunden (d.h. 6 mal intermittierendes Aussenden
innerhalb des Suchzeitraumes) und hat bei dem Ausführungsbeispiel
jeweils eine Suchdauer von einem Bruchteil einer Sekunde.
-
Die
Transponder 5, welche bereits bei der ersten Suche gefunden
werden, werden sofort gesperrt, um die Möglichkeit für einen unbefugten Zugang zum
Kofferraum so schnell wie möglich
auszuschließen.
Dagegen werden Transponder 5, die bei der ersten Suche
nicht gefunden werden, auf keinen Fall gesperrt.
-
Wenn
der Transponder 5 gesperrt ist, so kann mit diesem Transponder 5 bei
späteren
Versuchen nicht mehr entriegelt werden, da ein Steuersignal zum
Ver- oder Entriegeln von Schlössern
dann unterdrückt
wird.
-
Wird
ein Transponder 5, welcher bei der ersten Suche zwar gefunden
und gesperrt wurde, innerhalb des Suchzeitraumes mindestens einmal
nicht gefunden (d.h. der Benutzer bewegt sich mit seinem Transponder 5 vom
Kraftfahrzeug 1 weg), so wird er wieder freigegeben (vgl. 4).
Damit wird verhindert, daß ein
Transponder 5 unnötig
gesperrt wird.
-
Alternativ
kann der Transponder 5 auch erst dann gesperrt werden,
wenn die Suchzeitdauer abgelaufen ist und der Transponder 5 zuvor
bei jeder Suche gefunden wurde.
-
Der
Transponder 5 kann also nach Ende des Abfragezeitraums
oder bereits nach der ersten Suche/Abfrage gesperrt werden, wenn
er gefunden wird.
-
Ziel
ist es, den Transponder 5 so schnell wie möglich zu
sperren, wenn er im oder am Kraftfahrzeug 1 vergessen wurde.
Somit kann auch kein verlorengegangener Transponder 5,
der in der Nähe
einer Außenraumantenne 4 liegt,
von einem Unbefugten weggenommen und später benutzt werden. Ebensowenig
kann ein Unbefugter das Kraftfahrzeug 1 entriegeln, falls
der Trans ponder 5 im Fahrzeuginnenraum liegengelassen wurde
und das Kraftfahrzeug 1 verriegelt wurde.
-
Gleichzeitig
wird ein sich in Bewegung befindlicher Transponder 5 nicht
unnötig
gesperrt (ein im Fahrzeuginnenraum liegen gelassener Transponder 5 bewegt
sich nicht), sofern er sich während
des Suchzeitraumes mindestens einmal außerhalb der Reichweite 7 des
Anforderungssignals befindet.
-
Das
Sperren des Transponders 5 kann einerseits in der Sende- und Empfangseinheit 2 geschehen
oder andererseits auf dem Transponder 5 selber. Jeder Transponder 5 weist
eine eigene, für
ihn charakteristische Schlüsselnummer
auf. Die Sende- und Empfangseinheit 2 kann eindeutig identifizieren,
mit welchem Transponder 5 kommuniziert wird, beispielsweise
dadurch, daß die
Schlüsselnummer
bei jedem Antwortsignal zur Sende- und Empfangseinheit 2 im
Kraftfahrzeug 1 gesendet wird oder dadurch, daß nur der
Transponder 5 antwortet, welcher durch die im Anforderungssignal
enthaltene Schlüsselnummer
angefragt wurde.
-
In
der Sende- und Empfangseinheit 2 kann nun – durch
ein Freigabesignal oder ein Sperrsignal veranlaßt – registriert werden, welcher
Transponder 5, d.h. welche Schlüsselnummer, gesperrt ist und welcher
nicht.
-
Wird
nun zu einem späteren
Zeitpunkt (d.h. nach Ablauf des Suchzeitraums) ein Antwortsignal empfangen,
so kann in der Sende- und Empfangseinheit 2 nachgeschaut
werden, ob der betreffende Transponder 5 gesperrt ist oder
nicht.
-
Wenn
das Antwortsignal eines gesperrten Transponders 5 empfangen
wird, so wird dennoch kein Steuersignal für einen Ver- und Entriegelungsvorgang erzeugt, selbst
wenn der Code des Antwortsignals korrekt war.
-
Umgekehrt
kann auch ein Freigabesignal oder ein Sperrsignal zu dem Transponder 5 gesendet werden,
um diesen zu sperren oder freizugeben, so daß er kein Antwortsignal mehr
senden kann. Allerdings sollte der gesperrte Transponder 5 noch
Signale empfangen können,
damit er auch wieder über
ein empfangenes Freigabesignal freigeschaltet werden kann.
-
Damit
das beschriebene Verfahren und damit ein Suchzeitraum gestartet
wird, müssen
bestimmte Bedingungen erfüllt
sein. Diese Bedingungen werden auch das auslösende Ereignis genannt. In 5 werden
die möglichen
auslösenden
Ereignisse am Beispiel des Kofferraumzugangs dargestellt. Im Beispiel
gibt es zwei auslösende
Ereignisse: erstens, wenn die Fahrzeugtüren bei geschlossenem Heckdeckel
vom Zustand „entriegelt" in den Zustand „verriegelt" gebracht werden
und zweitens, wenn bei verriegeltem Kraftfahrzeug 1 der
Heckdeckel vom Zustand „geöffnet" in den Zustand „geschlossen" gebracht wird.
-
Es
werden innerhalb des Suchzeitraums (d.h. sollange sich das Signal „Suchzeitraum" auf logisch „1" befindet) mehrere
Suchvorgänge
intermittierend durchgeführt.
-
Der
Verriegelungswunsch geht vom Benutzer aus. Dies kann beispielsweise
durch willkürliches Betätigen eines
Auslösemittels,
wie eines Türgriffes, eines
Knopfes beim Aussteigen, durch Öffnen
und Schließen
der Fahrertür,
durch Betätigen
einer Fernbedientaste auf dem Transponder 5 oder durch
Entfernen vom Kraftfahrzeug 1 bei abgeschaltetem Motor
und geschlossener Fahrertür
automatisch geschehen.
-
Falls
ein Transponder 5 im Fahrzeuginneren oder im Kofferraum
vergessen wurde oder in unmittelbarer Nähe des Kraftfahrzeugs 1 verlorengegangen
ist und das Kraftfahrzeug 1 verriegelt wurde, so wird mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Transponder 5 in seiner Funktion als Auslöser für weitere
Ver- oder Entriegelungsvorgänge
eines Sicherheitsaggregats (Türschlösser, Wegfahrsperre, Lenkradsperre,
Kofferraumschloß,
Tankdeckelschloß,
usw.) gesperrt. Der Benutzer kann dann nur noch mit einem weiteren
Transponder 5, der dem Kraftfahrzeug 1 zugeordnet
ist, die Türen
und den Kofferraum entriegeln oder einem alternativen Berechtigungsmittel
(z.B. mechanischer Schlüssel
oder Fernbedienung), das dem Kraftfahrzeug 1 zugeordnet
ist, die Türen
und den Kofferraum entriegeln.
-
Es
kann allerdings vorgesehen werden, daß eine Anzeigeeinheit im Kraftfahrzeug 1 oder
auf den Transpondern 5 darauf hinweist, daß sich noch
ein Transponder 5 im oder in der Nähe des Kraftfahrzeugs 1 befindet.
Dann dürfen
die Türen
erst nach einer Verzögerungszeit
verriegelt werden. Somit hat der Benutzer die Möglichkeit, seinen vergessenen Transponder 5 zu
holen.
-
Wird
das Kraftfahrzeug 1 mit einem anderen, dem Kraftfahrzeug 1 zugeordneten
Transponder 5 entriegelt, so werden gesperrte Transponder 5 in
der Sende- und Empfangseinheit 2 wieder freigeschaltet. Falls
der Transponder 5 durch ein Sperrsignal zu dem Transponder 5 gesperrt
wurde, so kann er nur dann wieder freigegeben werden, wenn sich
der gesperrte Transponder 5 innerhalb der Reichweite für das Freigabesignal
befindet, das durch die Sende- und Empfangseinheit 2 ausgesendet
wird.
-
Die
Reichweite 6, 7 der Innenraumantenne 3 und
der Außenraumantenne 4 beträgt bei induktiv übertragenen
Signale nur maximal 1 bis 2 m um die jeweilige Antenne 6, 7 bei
Freiraumübertragung.
Das elektromagnetische Feld wird durch metallische Teile, wie der
Karosserie, bedämpft
und verzerrt. Dadurch verringert sich auch die Reichweite 6, 7.
-
Die
Signale werden über
Spulen als Sendeantennen 3, 4 bei einer Frequenz
von 125 kHz moduliert ausgesendet. Die Signale können auch mit Stabantennen
im HF-Bereich bei 433 MHz oder 868 MHz ausgesendet werden.
-
Unter
der Reichweite 6, 7 ist der Abstand zwischen Sendeantenne 3, 4 und
Transponder 5 zu verstehen, bis zu dem noch ein Signal
mit ausreichender Amplitude empfangen werden kann. Die Reichweite 6, 7 wird
durch die Übertragungsart,
die Sendecharakteristik der Sendeantennen 3, 4 oder auch
durch die Sendeleistung im wesentlichen bestimmt.
-
Die
Suchen können
jeweils in äquidistanten Abständen innerhalb
des Suchzeitraums stattfinden oder auch mit unregelmäßigen Abständen. Es
kann auch eine Verzögerungszeit
vorgesehen sein, bis die erste Suche begonnen wird, damit sich der
Benutzer vom Kraftfahrzeug 1 entfernen kann, bevor die
Suche startet.
-
Die
Sendeantennen 3, 4 können nur zum Senden oder sowohl
zum Senden als auch zum Empfangen von Signalen verwendet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Anforderungssignale über die Sendeantennen 3, 4 gesendet
und über
die Empfangsantenne 8 empfangen werden. Beim Senden und
beim Empfangen können
unterschiedliche Trägerfrequenzen
verwendet werden.
-
Unter
dem Begriff "Transponder 5" ist eine Vorrichtung
zu verstehen, die ein Signal empfängt und daraufhin automatisch
ein Signal zurücksendet. Der
Transponder kann als elektronische Einheit auf einer chipkartengroßen Karte
(auch als Smart Card bezeichnet) oder auf einem Griff eines herkömmlichen
Schlüssels
angeordnet sein.