JP6033490B2 - 施錠装置のためのセンサシステム、及び、施錠装置における不正操作を検出するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、施錠装置のためのセンサシステム、及び、施錠装置における不正操作、特にドア又は門扉の施錠装置における不正操作、例えば建築物のエントランスドア又は建築物の内部に存在する住居用ドアの施錠装置における不正操作を検出するための方法に関する。

“ピッキング”とは、錠前の施錠シリンダを、特別に適合された侵入工具を用いて非破壊に解錠することである。主としてピッキングによる錠前の解錠は、基本的に、施錠シリンダの製造における機械的に回避できない又は著しいコストを以てしか回避できない不正確性によって可能となってしまう。この不正確性に起因して、複数のシリンダピンを有する施錠装置における各ピンホールの位置は互いにずれている。ピッキングの際には、複数のピンのうち唯１つだけが挟まれて動かなくなるように、施錠シリンダにテンションをかけることができる。適切に微妙にずらすことによって、このピンを解錠位置へと導くことができる。解錠位置に達すると、コアシリンダを最小限だけずらしてさらに回すことができ、これによって次のピンにテンションをかけることができる。この手順を反復することにより、鍵を必要とすることなく、かつ錠前を損傷することなく、コアシリンダを解錠することができる。

この侵入方法は、被害者にとっては特に厄介である。というのは、不正な侵入を全く検出できないか、又はできたとしても専門家の検査によってしか検出できないからである。

従来技術から、ピッキングによる侵入の試みを検出するための種々のアプローチが公知である。米国特許第５５６７０９９号明細書は、光センサを用いた動き識別によって侵入の発生を検出し、警報をトリガすることができるシステムを開示している。米国特許第６９６３２８１号明細書は、侵入が試みられた場合に分断される複数のマグネットコンタクトスイッチを有し、相応に警報をトリガすることができるシステムを開示している。米国特許第３４７５９３４号明細書及び米国特許第６８５４３０７号明細書はそれぞれ、鍵穴への追加的なアタッチメントを開示しており、これによって鍵穴を施錠することができる。米国特許第４１８６５７８号明細書は、鍵穴に導電性材料が挿入されたことを検出可能な識別方法を開示している。欧州特許出願公開第１９８１０１０号明細書は、侵入が試みられている間のエネルギを測定し、測定されたエネルギと、記憶されているエネルギの識別特性とを比較することによって、侵入の試みを識別することができるシステムを開示している。最後に、米国特許第７３９７３４１号明細書は、音響センサと振動センサとを組み合わせ、これらのセンサの検出信号を基準信号と比較して、ピッキング攻撃の識別特性を識別することを開示している。

米国特許第５５６７０９９号明細書 米国特許第６９６３２８１号明細書 米国特許第３４７５９３４号明細書 米国特許第６８５４３０７号明細書 米国特許第４１８６５７８号明細書 欧州特許出願公開第１９８１０１０号明細書 米国特許第７３９７３４１号明細書

しかしながら、特にピッキングによる侵入の試みを検出するための解決方法において、実際の侵入の試みと、ドア領域における他の行動、又は、比較的長い時間がかかる正当な施錠の試みとを、より確実かつ高信頼性に識別できるようにしたいという要求が存在する。

従って本発明は、１つの側面によれば、ドアの施錠装置のためのセンサシステムであって、前記センサシステムは、前記ドアの動きを少なくとも２次元で検出するように構成された加速度センサと、前記施錠装置の領域における磁界を検出し、当該磁界の変化を検出するように構成された磁界センサと、前記加速度センサ及び前記磁界センサに接続された制御装置とを有し、前記制御装置は、検出された前記ドアの動きから、時間分解された加速度プロファイルを記録し、検出された前記磁界の変化から、時間分解された磁界変化プロファイルを記録し、前記加速度プロファイルと、前記磁界変化プロファイルとを相関させ、両プロファイルの相関関係と、予め定められた相関特性とを比較し、前記両プロファイルの相関関係が前記相関特性と一致している場合に、警報信号を出力するように構成されている、センサシステムを提供する。

本発明は、別の１つの側面によれば、ドアの施錠装置における不正操作を検出するための方法であって、前記ドアの動きを少なくとも２次元で時間分解して検出するステップと、検出された前記動きに基づいて、時間分解された加速度プロファイルを記録するステップと、前記施錠装置の領域における磁界を検出するステップと、前記磁界の変化を時間分解して検出するステップと、時間分解された磁界変化プロファイルを記録するステップと、前記加速度プロファイルと、前記磁界変化プロファイルとを相関させるステップと、両プロファイルの相関関係と、予め定められた相関特性とを比較するステップと、前記両プロファイルの相関関係が前記相関特性と一致している場合に、警報信号を出力するステップとを有する方法を提供する。

本発明の着想は、複数の異なるセンサ信号の妥当性を、インテリジェントなデータ処理によって確認し、実際の侵入の試みに対する識別動作を格段に改善することである。このために、ドアの動きのプロファイルが記録され、ドアの施錠装置の領域における磁界変化プロファイルと時間的に相関される。

加速度センサは基本的に、ドアに対する外部からの機械的な影響に対する広範囲のスペクトル、例えば騒音、サイレン、又は建築工事による音響的な振動を記録する。加速度センサの偽陽性率を低減するために、磁界センサによって金属製の物体の接近を識別し、鍵とピッキング工具とを区別することができる。加速度センサのデータと磁界センサのデータとを相関させることにより、侵入の試みの識別特性を格段に改善することができ、ドアにおいてピッキングの試みによる望ましくない不正操作が実際に行われた場合にのみ、警報信号が出力される。

本発明の格別の利点は、相関及びデータ検出が、非常に簡単かつ省リソースであることである。なぜなら、センサ信号の僅かな特徴的データを比較するだけでよいからである。

さらに、加速度センサと磁界センサとの組み合わせは、実質的に干渉を受けにくい。なぜなら、磁界センサの測定範囲は、施錠装置を中心とした近接範囲に、設定可能に制限されているからである。これに加えて、本センサシステムには例えば超音波又は光入射のための開口部又はアクセス部を設ける必要がないので、本センサシステムをドアの内部に取り付けることも可能である。

通常、加速度センサ及び磁界センサの製造コストは非常に低い。なぜなら、本センサシステムの良好な分解能は、全体としてセンサ信号同士の相関によって達成することができるので、これら２つのセンサの分解能を必ずしも特別に高くする必要がないからである。これらのセンサは、例えば携帯電話又はスマートフォンのための、低コストで大量生産される規格化された構成部品とすることができる。

さらに、加速度センサと磁界センサとを組み合わせることによって、ドアの開放が行われない侵入の試みと、ドアが実際に開放される侵入の発生とを区別することが可能となる。こうすることによって種々の警報段階を設定することができ、これらの警報段階は、警報信号の出力形式に影響を及ぼすことができる。

本発明のセンサシステムの１つの実施形態によれば、制御装置は、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを有することができる。このような制御装置によれば、インテリジェントな信号データ分析を実施することができ、場合によって分析結果を警報装置へと転送することができる。

本発明のセンサシステムの別の１つの実施形態によれば、制御装置は、メモリ領域を有することができ、このメモリ領域は、予め定めておくことが可能な１つ又は複数の相関特性を記憶するように構成されている。こうすることにより、センサシステムが設置されているドア又は施錠装置に応じて、当該センサシステムを較正することが可能となる。

本発明のセンサシステムの別の１つの実施形態によれば、センサシステムはさらに、制御装置に接続された信号出力装置を有することができる。この信号出力装置は、侵入の試みが識別された場合の所定の警報動作をプログラミングするために予め設定しておくことができる。

本発明のセンサシステムの別の１つの実施形態によれば、信号出力装置は、センサシステムの出力インターフェースを介して警報信号を警報器へと出力するように構成することができる。これによってセンサシステムを、例えば住宅固有の警報設備又はドアの領域に設けられたその他の警報器に接続させることが可能となる。

これに代わる本発明のセンサシステムの実施形態によれば、信号出力装置は、ワイヤレス通信を介して警報信号を警報器へと出力するように構成することができる。これによって例えば、移動無線を介したモバイル端末への通知、又は、例えばプライベートセキュリティサービスのような警備員又は警察への無線を介した警報が可能となる。

本発明の１つの実施形態によれば、施錠装置と、本発明のセンサシステムとを備えるドアが設けられており、前記センサシステムは、前記ドアの内側領域に配置されており、前記センサシステムは、前記ドアの外側領域における磁界を形成し、前記施錠装置の不正な解錠が試みられた場合に警報信号を出力するように構成されている。

本発明の実施形態のさらなる特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の説明から明らかになる。

本発明の１つの実施形態に基づく、施錠装置とセンサシステムとを備えるドアの概略図である。 本発明の別の１つの実施形態に基づく、施錠装置のためのセンサシステムの概略図である。 本発明の別の１つの実施形態に基づく、施錠装置における不正操作を検出するための方法の概略図である。

本発明におけるドアは、壁、塀、又は通路における開口部を可逆的に閉鎖し、開口部を含む構造的手段に関連して内側領域と外側領域とを離隔し、開口部の選択的な通過又は通行を可能にするための全ての装置を含む。本発明におけるドアは、門扉、戸、フェンス、バリケード、柵、窓、又はその他の開放可能な通行障壁も同様に含み得る。本発明におけるドアは、全ての種類の閉鎖機構、例えば開き戸、折り戸、引き戸、又は、その他の種類のドアを有することができる。

本発明における施錠装置は、正当なアクセスキーを所有及び使用する所定の人物に対して、当該施錠装置が設置された障壁を開放するため、かつ、他の人物による開放を拒絶するために使用される全ての遮断システムを含む。特に本発明における施錠装置は、例えばピン錠、シリンダ錠、タンブラー錠、ディスク錠、ブラマー錠、又は同様の種類の錠前を含み得る。

図１は、施錠装置３とセンサシステム１０とを備えるドア１を示す。図１（ａ）は、ドア１を内側から見た図を示し、その一方で図１（ｂ）は、ドア１を側面から見た図を示す。ドア１は例えば、ドアハンドル２又ノブ２を有する室内用ドア又は玄関用ドアとすることができる。ノブ２の下には例えばシリンダ錠のような施錠装置３を配置することができる。この施錠装置３は、適合する鍵を鍵穴へと差し込んで相応に回転させることによって解錠することができ、ドア１を通って中に入ることを可能にする。図１の実施例におけるドア１は、蝶番を中心にして回動可能な開き戸である。

施錠装置３の下にはセンサシステム１０を配置することができる。センサシステム１０は磁界センサを含み、この磁界センサは、ドア１の他方の側に延在している領域における磁界を検出する。延在領域Ｂの一例は、図１（ｂ）に図示されている。ここではセンサシステム１０がドア１の内側４に、つまり例えば住居の内部に配置されており、検出される磁界Ｂは、ドア１の外側領域５に延在している。検出される磁界Ｂの延在領域は、磁界センサを中心にして数ｃｍから約１ｍの範囲とすることができる。地球の磁界、センサシステムの電子機器の磁界、及び／又は、他の構成要素の磁界が重なり合っているので、施錠装置の領域には通常、磁界センサによって検出可能な磁界が常に存在する。しかしながらここでは、磁界の絶対量ではなく、時間の経過に伴う磁界の変化が重要である。

センサシステム１０はさらに加速度センサを含み、この加速度センサは、ドア１の加速度又は変位Ａを少なくとも２次元で検出する。これは、ドア１の旋回方向に沿った加速度又は変位Ａとすることができる。しかしながらドア１の上昇又は下降を検出することも、又は、ドア１の延在平面に沿った横方向の動きを検出することも可能である。

ドア１を通過しようと不当なアクセスを試みる人物が接近した場合に、ピッキングが試みられるケースでは、このことが金属製の工具を用いて行われる。工具が施錠装置３の近傍に到達すると、磁界Ｂが変化し、この変化を磁界センサが検出して記録することができる。ピッキングが試みられた場合に付加的に発生するドア１の特徴的な動きが、加速度センサによって記録され、これにより、加速度センサの信号と磁界センサの信号とを相関分析することによって、侵入の発生又は侵入の試みを識別することが可能となる。

これに加えて、センサシステム１０に回転速度センサ（図示せず）を設けることができ、こうすることによって、開き戸１における開放角度の検出を改善することが可能となる。

図２は、施錠装置、例えば図１の施錠装置３のためのセンサシステム１０の１つの実施例の概略図を示す。センサシステム１０は、例えばドア１の表面に配置することができるか、又は、ドア１の中に、例えば図１のドア１の中に取り付けることができる。

センサシステムは加速度センサ１１を含み、この加速度センサ１１は、ドア１の動きを少なくとも２次元で検出するように構成されている。センサシステムはさらに磁界センサ１２を含み、この磁界センサ１２は、施錠装置３の領域における磁界Ｂを形成し、磁界Ｂの変化を検出するように構成されている。加速度センサ１１及び磁界センサ１２は、制御装置１３に接続されている。制御装置１３は、検出されたドア１の動きから、時間分解された加速度プロファイルを記録し、検出された磁界Ｂの変化から、時間分解された磁界変化プロファイルを記録するように構成されている。これら２つのプロファイルを制御装置１３によって相関させることができ、両プロファイルの相関関係と、予め定められた相関特性とを比較することができ、前記両プロファイルの相関関係が前記相関特性と一致している場合に、警報信号を出力することができる。

制御装置１３は、例えばマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを有することができ、このマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサは、１つ又は複数の予め定められた相関特性を記憶することができるメモリ領域１４を有する。相関特性は、例えばピッキング攻撃の実験に基づくフィールドテストによって作成することができる。しかしながら、センサシステム１０をドア１の中又は表面に取り付ける際に、当該ドア１のその時々の局所的な環境状況を考慮した、センサシステム１０の較正を実施することも可能である。場合によっては随時、センサシステム１０の再較正を実施することができ、相関特性を上書き又は更新することができる。制御装置１３はさらに、センサ１１，１２の一方を常時検出するセンサとして動作させ、当該常時検出するセンサによって、ピッキングによる侵入の試みに適合する信号パターンが検出された場合にのみ、他方のセンサ１１，１２をスイッチオン又は作動させることができる。この場合、２つのセンサのうちの前記スイッチオンされたセンサは、前記信号パターンの妥当性を確認するために使用することができる。これにより、センサシステム１０の電流消費量を低減することができる。これに代えて、例えばより確実な監視が望まれる場合には、両方のセンサ１１，１２を常時動作モードに維持することも可能である。

センサシステム１０はさらに信号出力装置１５を有することができ、この信号出力装置１５は、制御装置１３に接続されており、センサシステム１０の出力インターフェース１６を介して警報信号を警報器１８へと出力する。警報器は、例えば光学的又は音響的な発信装置、例えば警報設備、サイレン、ＬＥＤ、又は同様の装置を有することができる。これに代えて又はこれに加えて、信号出力装置１５は、参照符号１７によって示唆されたワイヤレス通信を介して警報信号を警報器１８又は他の装置へと出力するように構成することができる。例えばセンサシステム１０のユーザは、識別された侵入の試みに関して、アプリケーション、ＳＭＳ、又は通話を介して各自のモバイル端末へと通知させることができる。さらには、ワイヤレス通信を介してセキュリティ会社又は警察に警報を出力することができる。

図３は、ドアの施錠装置におけるピッキングによる不正操作又は侵入の試みを検出するための方法２０を例示した概略図を示す。方法２０は、例えば図１の施錠装置３を監視するための図２のセンサシステム１０によって実施することができる。

第１ステップ２１においては、ドアの動きを少なくとも２次元で時間分解して検出することができる。ステップ２２において、検出された動きに基づいて、時間分解された加速度プロファイルを作成することができる。

同様にしてステップ２３において、施錠装置の領域における磁界を検出することができ、ステップ２４において、この磁界の変化を時間分解して検出することができる。ここからステップ２５において、時間分解された磁界変化プロファイルを作成することができる。

ステップ２６においては、２つのプロファイル、すなわち加速度プロファイルと磁界変化プロファイルとを相関させることができ、ステップ２７において、例えばマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラにおいて、両プロファイルの相関関係と、予め定められた相関特性とを比較することができる。前記両プロファイルの相関関係が前記相関特性と一致している場合には、ステップ２８において、ピッキングによる侵入の発生又は侵入の試みが識別されたことを通知する警報信号を出力することができる。この方法によれば、一般的な全てのピッキング工具を確実かつ迅速に識別することが可能である。

Claims (8)

1. ドア（１）の施錠装置（３）のためのセンサシステム（１０）であって、
   前記センサシステム（１０）は、
   前記ドア（１）の動きを少なくとも２次元で検出するように構成された加速度センサ（１１）と、
   前記施錠装置（３）の領域における磁界（Ｂ）を検出し、当該磁界（Ｂ）の変化を検出するように構成された磁界センサ（１２）と、
   前記加速度センサ（１１）及び前記磁界センサ（１２）に接続された制御装置（１３）とを有し、
   前記制御装置（１３）は、
   検出された前記ドア（１）の動きから、時間分解された加速度プロファイルを記録し、
   検出された前記磁界（Ｂ）の変化から、時間分解された磁界変化プロファイルを記録し、
   前記加速度プロファイルと、前記磁界変化プロファイルとを相関させ、
   両プロファイルの相関関係と、予め定められた相関特性とを比較し、
   前記両プロファイルの相関関係が前記相関特性と一致する場合に、警報信号を出力するように構成されている
   ことを特徴とする、センサシステム（１０）。
2. 前記制御装置（１３）は、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを有する
   ことを特徴とする、請求項１記載のセンサシステム（１０）。
3. 前記制御装置（１３）は、メモリ領域（１４）を有し、
   前記メモリ領域（１４）は、予め定めておくことが可能な１つ又は複数の相関特性を記憶するように構成されている
   ことを特徴とする、請求項２記載のセンサシステム（１０）。
4. 前記センサシステム（１０）はさらに、前記制御装置（１３）に接続された信号出力装置（１５）を有する
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項記載のセンサシステム（１０）。
5. 前記信号出力装置（１５）は、前記センサシステム（１０）の出力インターフェース（１６）を介して前記警報信号を警報器（１８）へと出力するように構成されている
   ことを特徴とする、請求項４記載のセンサシステム（１０）。
6. 前記信号出力装置（１５）は、ワイヤレス通信（１７）を介して前記警報信号を警報器（１８）へと出力するように構成されている
   ことを特徴とする、請求項４記載のセンサシステム（１０）。
7. 施錠装置（３）と、請求項１から６のいずれか一項記載のセンサシステム（１０）とを備えるドア（１）であって、
   前記センサシステム（１０）は、前記ドア（１）の内側領域（４）に配置されており、
   前記センサシステム（１０）は、前記ドア（１）の外側領域（５）における磁界（Ｂ）を検出し、前記施錠装置（３）の不正な解錠が試みられた場合に警報信号を出力するように構成されている
   ことを特徴とする、ドア（１）。
8. ドア（１）の施錠装置（３）における不正操作を検出するための方法（２０）であって、
   前記ドア（１）の動きを少なくとも２次元で時間分解して検出するステップ（２１）と、
   検出された前記動きに基づいて、時間分解された加速度プロファイルを記録するステップ（２２）と、
   前記施錠装置（３）の領域における磁界（Ｂ）を検出するステップ（２３）と、
   前記磁界（Ｂ）の変化を時間分解して検出するステップ（２４）と、
   時間分解された磁界変化プロファイルを記録するステップ（２５）と、
   前記加速度プロファイルと、前記磁界変化プロファイルとを相関させるステップ（２６）と、
   両プロファイルの相関関係を、予め定められた相関特性と比較するステップ（２７）と、
   前記両プロファイルの相関関係が前記相関特性と一致している場合に、警報信号を出力するステップ（２８）と
   を有することを特徴とする、方法（２０）。

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