DE60022817T2

DE60022817T2 - Sicherheitssystem zum Steuern der Entriegelung von mindestens einer Kraftfahrzeugöffnung

Info

Publication number: DE60022817T2
Application number: DE60022817T
Authority: DE
Inventors: Charles Rydel
Original assignee: Valeo Securite Habitacle SAS
Current assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: EP1052353A1; FR2793562B1; EP1052353B1; DE60022817D1; US6424254B1; FR2793562A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein abgesichertes System zum Steuern der Entriegelung von zumindest einer Kraftfahrzeugtür.
Bei Fernsteuerungssystemen, die derzeit zum Entriegeln von Kraftfahrzeugtüren verwendet werden, muss der Benutzer seine Fernbedienung (Transponder, integriert im Greifteil seines mechanischen Schlüssels) manuell betätigen, um die Entriegelung der Türen zu bewirken.
Um dem Benutzer mehr Komfort zu bieten, ist es jedoch wünschenswert, diese Art von Betätigungen aufzuheben.
Neuerdings wurden sogenannte Freihandsysteme vorgeschlagen, bei denen der Benutzer einen Transponder mit sich führt, der beispielsweise in einer Kennmarke integriert ist. Dieser Transponder enthält einerseits kapazitive Mittel, welche dann geladen werden, wenn die Sende-/Empfangsmittel eine HF-Strahlung empfangen, und andererseits eine Antenne, in welche die kapazitiven Mittel sich dann entladen, wenn diese Strahlung wegfällt. Bei Empfang eines HF-Abfragesignals, das von dem Fahrzeug aus abgegeben wird, gibt in Antwort der Transponder von selbst ein HF-Identifikationssignal aus. Wenn dieses Signal von Mitteln empfangen und identifiziert wird, die zu diesem Zweck am Fahrzeug vorgesehen sind, steuern diese Mittel die Entriegelung der Tür.
Ein derartiges System ist für den Benutzer völlig transparent, da die Entriegelung der Türen gesteuert wird, ohne dass der Benutzer weitere Schritte als denjenigen ausführen muss, der für ihn darin besteht, seinen Türgriff zu betätigen.
Derartige Freihandsysteme bringen jedoch Probleme in punkto Sicherheit mit sich.
Insbesondere können gewisse "schlecht gesinnte" Personen das Abfragesignal kopieren, das vom Fahrzeug ausgehend abgegeben wird, um es in der Nähe des Transponders erneut auszugeben, wohingegen der diesen Transponder mit sich führende Benutzer sich an einem vom Fahrzeug entfernt liegenden Ort befindet. Mit Vorhandensein geeigneter Mittel in der Nähe des Benutzers speichern sie das in Antwort von dem Transponder ausgegebene Identifikationssignal und geben dieses Signal erneut im Bereich des Fahrzeugs aus, um die Entriegelung der Fahrzeugtüren zu erzielen.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Lösung anzugeben, mit der diese Art von Umgehungen verhindert werden können.
Dazu schlägt die Erfindung ein System zum Steuern von Mitteln für die Verrieglung/Entriegelung zumindest einer Kraftfahrzeugtür vor, wie es in Anspruch 1 beansprucht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist insbesondere vorgesehen, dass die Sende-/Empfangsmittel, die dazu bestimmt sind, von dem Benutzer mitgeführt zu werden, aus einem Transponder bestehen, der kapazitive Mittel enthält, welche dann geladen werden, wenn die Sende-/Empfangsmittel eine HF-Strahlung empfangen, sowie eine Antenne, in welche die kapazitiven Mittel sich dann entladen, wenn diese Strahlung wegfällt, und dass die Erfassungsmittel Mittel enthalten, um an einem an den Sende-/Empfangsmitteln empfangenen Identifikationssignal eine Änderung eines Parameters der Übertragungskette zu erfassen, über welche ausgehend vom Fahrzeug das Aussenden des Abfragesignals, dessen Empfang über den Transponder, das Aussenden des Identifikationssignals über den Transponder und dessen Empfang am Fahrzeug erfolgen.
Ein derartiges System ist vorteilhaft mit den verschiedenen nachfolgenden Merkmalen ergänzt, die für sich genommen oder in sämtlichen technisch möglichen Kombinationen Anwendung finden, wobei

– das vom Fahrzeug ausgehend gesendete Abfragesignal ein Signal ist, das sich auf zumindest zwei Frequenzen aufteilt,
– zumindest ein Anteil des vom Fahrzeug ausgehend gesendeten Signals mit einem pseudo-zufälligen Code amplituden- und/oder phasen- und/oder frequenzmoduliert wird,
– das System am Fahrzeug Mittel enthält, die eine Änderung einer Frequenz- oder Impulskennung am empfangenen Identifikationssignal bestimmen können,
– das System am Fahrzeug Mittel enthält, die eine Änderung einer Impulskennung am empfangenen Identifikationssignal bestimmen können,
– das System am Fahrzeug Mittel enthält, um die Korrelationsfunktion zwischen dem Abfragesignal und dem empfangenen Identifikationssignal zu bestimmen,
– das System Mittel enthält, um die Form der Korrelationsfunktion zu analysieren, so dass die Zwischenschaltung von zwischengeordneten Sende-/Empfangsmitteln zwischen Fahrzeug und Benutzer erfasst wird,
– das System Mittel enthält, um die Fourrier-Transformierte aus der Korrelationsfunktion zu berechnen und um in Abhängigkeit von dieser Fourrier-Transformierten die Bandbreite der Signalübertragungskette zu bestimmen,
– das System am Fahrzeug Mittel enthält, die eine Verzögerung am empfangenen Identifikationssignal bestimmen können,
– das System Mittel enthält, um die Verzögerung zu bestimmen, mit der das Abfragesignal zu verschieben ist, um gegebenenfalls eine Korrelationsspitze zu erhalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch aus der nachfolgenden Beschreibung, die sich rein beispielhaft und nicht einschränkend versteht und sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, worin zeigt:
1a eine schaubildliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems,
1b das gleiche System mit zwischengeordneten Sende-/Empfangsmitteln, die durch "schlecht gesinnte" Personen zwischengeschaltet werden,
2a ein Beispiel eines pseudo-zufälligen Codes,
2b in Abhängigkeit von der Anzahl an Verschiebebit die Korrelationsfunktion zwischen pseudo-zufälligem Code nach 2a und dem gleichen, gemäß einem kreisförmigen Register verschobenen Code, und
2c die Fourrier-Transformierte der Korrelationsfunktion aus 2b.
In 1a ist ein Fahrzeug V dargestellt, das Sende-/Empfangsmittel 1 trägt, die zum Austausch mit einem Transponder 2 bestimmt sind.
Die Sende-/Empfangsmittel 1 enthalten eine Antenne 3, die beispielsweise in der Nähe eines Fahrzeugtürgriffs bzw. in diesem angeordnet ist, sowie Demodulations- und Erfassungsmittel 4 und eine Leiteinheit 5, mit der diese Mittel 4 verbunden sind.
Der Transponder 2 enthält seinerseits eine Sekundärwicklung 6, an deren Anschlüsse ein Kondensator 11 angeordnet ist, der einen Abstimmkreis bildet. Er enthält auch eine Sendeantenne 8 sowie einen integrierten Schaltkreis 9, der mit der Sekundärwicklung 6 und damit mit dem Kondensator 11 und der Antenne 8 sowie mit den kapazitiven Mitteln 7 eines Gleichrichterblocks 10 verbunden ist. Der integrierte Schaltkreis 9 enthält Speichermittel, in denen ein Code abgelegt ist, der die Identifikation des Transponders 2 durch das Fahrzeug ermöglicht.
Das Fahrzeug V enthält Mittel, die dazu bestimmt sind, die Anwesenheit einer Person in der Nähe des Fahrzeugs erfassen zu können. Diese Mittel bestehen beispielsweise aus Sensoren, die in den Türgriffen angeordnet sind und es ermöglichen, zu erfassen, wenn eine Person sich mit der Hand einem Türgriff nähert oder diesen betätigt.
Wenn die Anwesenheit einer Person in der Nähe des Fahrzeugs über diese Mittel erfasst wird, geben die Mittel 1 in HF-Abfragesignal aus.
Die HF-Strahlung dieses Signals wird von der Sekundärwicklung 6 des Transponders 2 empfangen, wodurch der Kondensator 7 geladen wird. Wenn diese Strahlung unterbrochen wird, entlädt sich der Kondensator 7 durch den integrierten Schaltkreis 9. Die Antenne 8 gibt sodann ein HF-Signal aus, das dem von den Mitteln 1 empfangenen HF-Signal entspricht und ferner über den integrierten Schaltkreis 9 amplituden-, phasen- oder frequenzmoduliert wird.
Dieses Signal trägt den Identifikationscode des Transponders 2 und löst bei Empfang und Demodulation über die Mittel 1 und 4 die Ansteuerung der Mittel zur Verriegelung/Entriegelung der Türen über die Einheit 5 aus.
Neben der Demodulation des empfangenen Signals bewirken die Mittel 4 an diesem Signal eine Aufbereitung, mit der eine Änderung eines Parameters der Übertragungskette erfasst werden kann, über welche das Aussenden und Empfangen des Abfragesignals gefolgt vom Empfangen und Aussenden des Identifikationssignals erfolgen.
Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform wird das von den Mitteln 1 ausgegebene Abfragesignal über diese Mittel 1 frequenzmoduliert, so dass es sich auf zumindest zwei Frequenzen aufteilt, die beispielsweise gleich 125 kHz und 112,5 kHz sind.
Der Transponder 2 gibt in Antwort ein Identifikationssignal aus, welches das Verhältnis der Modulationsstufen übernimmt. Bezüglich der beiden Frequenzen des ursprünglich von den Mitteln 1 ausgegebenen Abfragesignals weisen die beiden Frequenzen des Identifikationssignals eine gewisse Dämpfung zueinander auf.
Diese relative Dämpfung stellt eine Frequenzkennung des Transponders 2 dar.
Wenn nun durch schlecht gesinnte Personen zwischengeordnete Sende-/Empfangsmittel (E1, E2 in 1b) zwischen Fahrzeug und Transponder 2 zwischengeschaltet werden, wird die relative Dämpfung der beiden Identifikationssignalkomponenten von vornherein verändert.
Die Mittel 4 enthalten Mittel, welche die Entriegelung der Fahrzeugtüren verhindern und/oder über ein geeignetes Signal einen versuchten Einbruch melden (Alarm, Hinweis über ein "Piep-Signal"-System für den Fahrzeugeigentümer), wenn die Differenz der relativen Dämpfung der Komponenten des empfangenen Signals und einer erwarteten theoretischen Dämpfung über einem gegebenen Schwellwert liegt.
Aus diesem Grund wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform als Abfragesignal ein Breitbandsignal und insbesondere ein Signal verwendet, von dem zumindest ein Teil mit einen pseudozufälligen Binärcode amplituden-, frequenz- oder phasenmoduliert wird.
Die pseudo-zufälligen Codes (auch Codes mit maximaler Länge genannt) sind an sich bekannt und weisen ähnliche Spektraleigenschaften auf wie ein weißes und dabei deterministisches Rauschen.
Ein Beispiel einer Sequenz mit codierter maximaler Länge über 7 Bit ist in 2a wiedergegeben. Die Bitwerte dieser Sequenz sind entsprechend mit 1 und –1 gewählt.
Der Wert der Autokorrelations-Funktion einer solchen Sequenz wird errechnet, indem die Sequenz mit sich selbst Bit für Bit multipliziert wird und die Werte addiert werden, die für die verschiedenen Bit erhalten wurden. Dieser Wert der Autokorrelations-Funktion ist gleich 7.
Der Wert der Korrelations-Funktion einer solchen Sequenz mit der gleichen Sequenz, verschoben um eine Anzahl von Bit zwischen 1 und 6, ergibt in sämtlichen Fällen –1.
2b stellt in Abhängigkeit von der Anzahl an Verschiebebit die Korrelations-Funktion zwischen dieser Sequenz und der gleichen, in einem kreisförmigen Register verschobenen Sequenz dar. Es ist festzustellen, dass diese Korrelations-Funktion impulsartig ist.
Dies ist eine allgemeine Eigenschaft von pseudo-zufälligen Codes, deren Korrelations-Funktionen ähnlich sind wie die eines weißen Rauschens und im wesentlichen gleich Dirac-Spitzen sind.
Wenn keine zwischengeordneten Sende-/Empfangsmittel zwischen Fahrzeug und Benutzer zwischengeschaltet sind, ist folglich die Korrelations-Funktion zwischen dem empfangenen Identifikationssignal und dem Abfragesignal eine gegebene impulsartige Antwort.
Bei vorhandenen zwischengeordneten Sende-/Empfangsmitteln ist jedoch die Korrelations-Funktion zwischen dem empfangenen Identifikationssignal und dem Abfragesignal bezüglich der gegebenen impulsartigen Antwort verformt. Ferner ist der Zeitpunkt des Auftretens des Korrelationshöchstwerts verzögert.
Wie verständlich ist, enthalten die Mittel 4 Mittel, um diese Korrelations-Funktion zu bestimmen und um die Form der erhaltenen Antwort und/oder die Verzögerung zu analysieren, um welche das eine oder andere der beiden Signale zu verschieben ist, um gegebenenfalls eine Korrelationsspitze zu erhalten, so dass die Zwischenschaltung von Sende-/Empfangsmitteln zwischen Fahrzeug V und Transponder 2 erfasst wird.
Die Berechnung der Korrelations-Funktion erfolgt beispielsweise durch Anwenden einer FHT-Methode (Fast Hadamar Fourrier Transform nach der allgemein verwendeten angelsächsischen Terminologie).
Eine Analyse der Form der erhaltenden Antwort kann beispielsweise durch Anwenden der Methode der kleinsten Fehlerquadrate erfolgen.
Eine Erfassung der Zeit, um die das eine oder andere der beiden Signale verschoben werden muss, um gegebenenfalls eine Korrelationsspitze zu erhalten, kann beispielsweise einen Vergleich mit gegebenen Schwellwerten umfassen.
Alternativ kann bei der Korrelations-Funktion eine Berechnung der Fourrier-Transformierten erfolgen.
Falls die Korrelations-Funktion tatsächlich impulsartig ist, ist die Fourrier-Transformierte ein Plateau, das sich über die Breite der Bandbreite der Übertragungskette erstreckt, welche das Aussenden und Empfangen des Abfragesignals und das Aussenden und Empfangen des Identifikationssignals gewährleistet.
Eine Messung der Breite dieses Bandes und ein Vergleich der so gemessenen Breite mit einem Schwellwert ermöglicht es, die Zwischenschaltung von Sende-/Empfangsmitteln zwischen Fahrzeug V und Transponder 2 zu erfassen.
Die Berechnung der Fourrier-Transformierten kann durch Anwenden einer Berechnung durch schnelle Fourrier-Transformation (FFT bzw. Fast Fourrier Transform nach der allgemein verwendeten angelsächsischen Terminologie) erfolgen.
Es sei angemerkt, dass die oben beschriebenen Systeme den Vorteil haben, die Übertragungen zwischen Fahrzeug und Transponder abzusichern, ohne dabei zusätzliche Rechen- bzw. Speicherleistungsmittel am Transponder erforderlich zu machen. Dieser kann damit kleiner bemessen sein und einen geringen Verbrauch haben (weniger als 1 μA).
Bei der Vorrichtung finden keine Systeme Anwendung, die Zeitglieder für die Erfassung eventueller Verzögerungen beim Austausch (Frage-Antwort) zwischen Kennmarke und Fahrzeug verwenden, da diese Systeme eine schwer zu erreichende Genauigkeit erfordern.

Claims

System zum Steuern von Mitteln für die Verriegelung/Entriegelung zumindest einer Kraftfahrzeugtür, mit – Sende-/Empfangsmitteln, die dazu bestimmt sind, ausgehend vom Fahrzeug ein HF-Abfragesignal auszugeben, – Sende-/Empfangsmitteln, die dazu bestimmt sind, von einem Benutzer mitgeführt zu werden und bei Empfang des Abfragesignals ein HF-Identifikationssignal auszugeben, um bei positiver Identifizierung die Entriegelung der Tür zu betätigen, bei dem zumindest ein Parameter der Übertragung des HF-Identifikationssignals einem vorbestimmten Verhältnis mit einem Parameter des HF-Abfragesignals entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass es Erfassungsmittel enthält, die mit den Sende-/Empfangsmitteln des Fahrzeugs verbunden sind und an einem von den Sende-/Empfangsmitteln des Fahrzeugs empfangenen Identifikationssignal eine Änderung des Verhältnisses zwischen den dem Abfragesignal bzw. dem Identifikationssignal zugeordneten Parametern erfassen können, welche Änderung auf die Zwischenschaltung von zwischengeordneten Sende-/Empfangsmitteln zwischen Fahrzeug und Benutzer zurückführbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangsmittel, die dazu bestimmt sind, von dem Benutzer mitgeführt zu werden, aus einem Transponder bestehen, der kapazitive Mittel enthält, welche dann geladen werden, wenn die Sende-/Empfangsmittel eine HF-Strahlung empfangen, sowie eine Antenne, in welche die kapazitiven Mittel sich dann entladen, wenn diese Strahlung wegfällt, und dass die Erfassungsmittel Mittel enthalten, um an einem an den Sende-/Empfangsmitteln empfangenen Identifikationssignal eine Änderung eines Parameters der Übertragungskette zu erfassen, über welche ausgehend vom Fahrzeug das Aussenden des Abfragesignals, dessen Empfang über den Transponder, das Aussenden des Identifikationssignals über den Transponder und dessen Empfang am Fahrzeug erfolgen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Fahrzeug ausgehend gesendete Abfragesignal ein Signal ist, das sich auf zumindest zwei Frequenzen aufteilt.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil des vom Fahrzeug ausgehend gesendeten Signals mit einem pseudozufälligen Code amplituden- und/oder phasen- und/oder frequenzmoduliert wird.
System nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass es am Fahrzeug Mittel enthält, die eine Änderung einer Frequenz- oder Impulskennung am empfangenen Identifikationssignal bestimmen können.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es am Fahrzeug Mittel enthält, die eine Impulskennung bestimmen können.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es am Fahrzeug Mittel enthält, um die Korrelationsfunktion zwischen dem Abfragesignal und dem empfangenen Identifikationssignal zu bestimmen.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel enthält, um die Form der Korrelationsfunktion zu analysieren, so dass die Zwischenschaltung von zwischengeordneten Sende-/Empfangsmitteln zwischen Fahrzeug und Benutzer erfasst wird.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel enthält, um die Fourrier-Transformierte aus der Korrelationsfunktion zu berechnen und um in Abhängigkeit von dieser Fourrier-Transformierten die Bandbreite der Signalübertragungskette zu bestimmen.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel enthält, um die Verzögerung zu bestimmen, mit der das Abfragesignal zu verschieben ist, um gegebenenfalls eine Korrelationsspitze zu erhalten.