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Gegenstand
der Erfindung ist eine Vorrichtung insbesondere zur Verwendung in
einem Zugangskontrollsystem, welche eine Funkschlüsseleinheit
und eine Identifikationsvorrichtung umfasst. Ferner ist ein Verfahren
zur Auswertung von biometrischen Daten mittels einer Auswertungseinheit
beschrieben.
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Im
Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Diese kommen vorzugsweise in
Zugangskontrollsystemen zum Einsatz, wobei durch den Besitz eines
Funkschlüssels
Fahrzeuge, Garagen oder andere Zugangssysteme entriegelt werden
können.
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Wichtig
für die
Entriegelung ist hierbei lediglich, dass ein Benutzer im Besitz
der vorgenannten Vorrichtung ist und hierdurch bereits ein Zugang
zum System möglich
wird. Dies hat unter anderem zum Nachteil, dass bei Verlust einer
derartigen Vorrichtung der Finder der Vorrichtung ebenfalls Zugang
zu den vorgenannten Einrichtungen bekommt.
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Des
Weiteren sind im Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, denen
eine Identifikationsvorrichtung zugeordnet ist, welche genau einem
Besitzer zugeordnet ist. Mit Hilfe der Identifikationsvorrichtung
kann bei der Entriegelung beispielsweise eines Fahrzeugs, der Garage
oder anderer Zugangssysteme mit Hilfe weiterer Benutzerdaten nicht
nur eine Entriegelung bzw. eine Zugangsberechtigung erteilt, sondern
auch weitere Vorgänge
eingeleitet werden. Diese Vorgänge
betreffen bei einem Fahrzeug beispielsweise, dass die Rück- und
Außenspiegel
in vorprogrammierte Positionen bewegt werden und auch der Sitz bzw.
das Lenkrad an den eigentlichen Besitzer der Vorrichtung angepasst
werden. Nachteil derartiger Vorrichtungen ist es, dass bei einem
Wechsel des Besitzers die Vorrichtung weiter hin lediglich auf den
ursprünglichen
Besitzer eingestellt ist, d. h., die Vorrichtung kann nicht automatisch
zwischen verschiedenen Benutzern unterscheiden. Ein neuer Benutzer
muss erst nachträglich
einprogrammiert werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie
ein erfindungsgemäßes Verfahren.
Weitere Ausführungsformen
sind in den nebengeordneten Ansprüchen offenbart.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist zusätzlich
zu der Funkschlüsseleinheit
eine Identifikationsvorrichtung auf, wobei die Identifikationsvorrichtung
mindestens einen Sensor zum Erfassen von biometrischen Daten aufweist.
Mittels des Sensors zum Erfassen von biometrischen Daten wird eine
eindeutige Zuordnung des Benutzers der Vorrichtung möglich. Dies
bedeutet insbesondere, dass die Vorrichtung verschiedene Benutzer
voneinander unterscheiden kann und somit auch eine Entscheidung
dahingehend fällen
kann, ob eine der Vorrichtung zugeordnete Zugangskontrolle entriegelt
werden darf (im Falle eines bekannten Besitzers), oder es sich beim Besitzer
der Vorrichtung nicht um einen autorisierten Benutzer handelt. Weiterhin
ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich,
eine Vielzahl von Benutzern einer Vorrichtung zuzuordnen, wobei
die Vorrichtung mit Hilfe der durch den Sensor erfassten biometrischen
Daten die verschiedenen Benutzer unterscheiden kann oder zu unterscheiden
lernt.
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Um
verschiedene Benutzer zu unterscheiden, kann in einer Ausführungsform
die Vorrichtung lernen die biometrischen Merkmale der verschiedenen
Benutzer unterscheiden. Dies kann beispielsweise mit einem Verfahren
des unüberwachten
Lernens durchgeführt
werden, welches als neuronales Netz oder als multivariates statistisches
Verfahren implementiert ist. Dies hat zum einen den Vorteil, dass
die Vorrichtung selbständig
verschiedene Benutzer erlernen kann und ein neuer Besitzer nicht
zusätzlich
beispielsweise in einer Werkstatt neu angelegt werden muss.
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Ebenso
ist es möglich,
für den
Fall, dass die Zugangsberechtigung beschränkt werden soll, die Identifikation
von autorisierten Benutzern erst im Rahmen eines Verfahrens des überwachten
Lernens zu erlernen. Das Verfahren kann wiederum durch neuronale
Netzen oder multivariate statistische Verfahren implementiert sein.
Des Weiteren sind die Verfahren zum unüberwachten und die Verfahren
des überwachten
Lernens innerhalb einer Vorrichtung kombinierbar.
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In
einer Ausführungsform
der Vorrichtung ist der mindestens eine Sensor zum Erfassen von
biometrischen Daten ein Beschleunigungssensor, ein Sensor zum Erfassen
von Geräuschen,
ein Sensor zur Impedanzmessung, ein Sensor zur Bestimmung von Bestandteilen
von Körperflüssigkeiten
oder ein optischer Sensor. Mit den verschiedenen Sensoren können unterschiedliche
Methoden zur Bestimmung der biometrischen Daten verwandt werden.
So können
mit Hilfe des Beschleunigungssensors beispielsweise die Schrittfolge,
d. h. die Schrittbewegung eines Benutzers, oder der mitschwingende
Arm oder die Handgelenksbewegungen des Bedieners der Vorrichtung
erfasst werden. Auch kann beispielsweise eine bestimmte Fingerbewegungsabfolge
einem einzelnen Benutzer zugeordnet werden. Mit Hilfe eines Sensors
zum Erfassen von Geräuschen
kann die Stimme eines Bedieners erfasst werden. Mit Hilfe eines
Sensors zur Impedanzmessung kann die Impedanz des Bedieners, d.
h. insbesondere die Impedanz des menschlichen Körpers erkannt werden. Mit Hilfe
eines Sensor zur Bestimmung von Bestandteilen von Körperflüssigkeiten
kann beispielsweise eine Blutgruppenanalyse, eine Proteinanalyse
und mit Hilfe spezieller Sensorik ebenfalls eine DNA-Analyse durchgeführt werden,
beispielsweise in Verbindung mit einem ”lab an a chip”-Sensors.
Mit Hilfe eines optischen Sensors können beispielsweise Fingerabdrücke, Gesichtsmerkmale
oder Retinastrukturen erkannt werden. Im Falle eines Infrarotsensors
kann der Sauerstoffgehalt des Blutes über eine Nah-Infrarot-Spektroskopie
ermittelt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung weist die Identifikationsvorrichtung mindestens
zwei, vorzugsweise drei oder vier Sensoren auf, wobei die mindestens
zwei Sensoren unterschiedliche biometrische Daten erfassen. Durch
die Kombination verschiedener benutzerspezifischer biometrischer
Daten wird die Sicherheit gegenüber
einem Missbrauch deutlich erhöht.
Beispielsweise können zwei
unterschiedliche Sensoren bzw. drei oder vier unterschiedliche Sensoren
der vorhergehenden Ausführungsform
in einer derartigen Vorrichtung angebracht sein, wodurch unterschiedliche
biometrische Daten erfasst werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung umfasst die Identifikationsvorrichtung eine Auswertungseinheit
zum Erstellen einer Benutzerkennung und/oder einer Benutzercharakteristik. Auch
biometrische Daten unterliegen gewissen Schwankungen. Damit diese
Schwankungen nicht zu einer zufälligen
Ablehnung oder Annahme des Bedieners der Vorrichtung führen, ist
der Vorrichtung eine Auswertungseinheit zugeordnet, wobei in der Auswertungseinheit
eine Benutzerkennung des Bedieners bereits vorhanden sein kann bzw.
in dieser optional angelegt werden kann. Die Benutzerkennung wird
hierbei aus den bereits bekannten biometrischen Daten des Benutzers
erstellt und kann anhand der weiteren Benutzungen eines Benutzers ständig adaptiert
werden, so dass die Benutzerkennung aufgrund von Tagesform oder
körperlichem
Zustand unterschiedliche biometrischen Zustände eines Benutzers zu erfassen
lernt. Auch eine altersbedingte Änderung
der biometrischen Daten kann mit Hilfe einer adaptierbaren Benutzerkennung,
welche beispielsweise eine Klasse oder eine Klassifizierung im Rahmen
eines statistischen Verfahrens sein kann, erfasst werden. Optional
kann die Auswertungseinheit ebenfalls zum Erstellen einer Benutzercharakteristik
herangezogen werden, wobei sich die Benutzercharakteristik von der
Benutzerkennung dadurch unterscheidet, dass die Benutzercharakteristik
weitere Benutzerdaten umfasst. Dies kann beispielsweise im Bereich
eines Fahrzeuges die oben angesprochene Sitzposition, Spiegelposition,
Radioprogramme, Lenkerposition, Motoreinstellungen und Ähnliches umfassen.
Dabei können
auch die weiteren Benutzerdaten innerhalb der Benutzercharakteristik
adaptiert werden, d. h., ein sich änderndes Benutzerverhalten
kann von der Vorrichtung registriert werden, so dass beispielsweise
beim nächsten
Zugang mittels der Vorrichtung das aktualisierte Benutzerverhalten über die
adaptierten weiteren Benutzerdaten eingestellt werden kann.
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Die
vorhergehenden Ausführungsformen
der Vorrichtung können
miteinander kombiniert werden.
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Vorzugsweise
kommt eine der vorhergehenden Ausführungsformen bzw. eine Vorrichtung
aus einer Kombination verschiedener Ausführungsformen in einem Zugangskontrollsystem
zum Einsatz, wobei das Zugangskontrollsystem eine zugangsseitige
Steuereinrichtung und eine benutzerseitige Vorrichtung umfasst,
die nach einer der Ausführungsformen
der Vorrichtung ausgebildet ist. Das Zugangskontrollsystem kann
dabei beispielsweise in einem Fahrzeug, in Garagen, in Häusern oder
in anderen Zugangssystemen eingesetzt werden. Insbesondere ist es
mit einem Zugangskontrollsystem mit einer benutzerseitigen Vorrichtung
und einer zugangsseitigen Steuereinrichtung möglich, eine Auswertungseinheit zum
Erstellen einer Benutzerkennung und/oder Benutzercharakteristik
sowohl in einer benutzerseitigen als auch einer zugangsseitigen
als auch in einer auf sowohl die Benutzerseite als auch die Zugangsseite verteilten
Form herzustellen. Dies kann Vorteile hinsichtlich der Datensicherheit
haben und lässt
eine Vielzahl von Varianten hinsichtlich des Verfahrens zur Auswertung
der biometrischen Daten, welche durch die Vorrichtung erfasst werden,
zu.
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Die
Vorrichtung bzw. deren Ausführungsformen
sowie das Zugangskontrollsystem bzw. dessen Ausführungsformen werden vorzugsweise
mit einem Verfahren zur Auswertung von biometrischen Daten betrieben,
wobei zunächst
die biometrischen Daten eines Benutzers erfasst werden. Anschließend kommt
es zu einer Ähnlichkeitsprüfung zwischen
den biometrischen Daten und bereits in einer Auswertungseinheit
gespeicherten Benutzerkennungen, wobei bei nicht vorhandenen oder
nicht ähnlichen
Benutzerkennungen anhand der biometrischen Daten eine neue Benutzerkennung
erstellt oder das Verfahren abgebrochen wird. Anschließend wird
eine Zuordnung der biometrischen Daten zu einer Benutzerkennung
und eine Adaption der Benutzerkennung anhand der biometrischen Daten
durchgeführt.
Weiterhin werden weitere Benutzerdaten zur Benutzerkennung zugeordnet,
so dass eine Benutzercharakteristik gebildet wird.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann ein Benutzer eindeutig identifiziert und im Anschluss an die
Identifikation eine Benutzercharakteristik mit Hilfe der Benutzerkennung
und den weiteren Benutzerdaten erstellt werden.
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Die Ähnlichkeitsprüfung zwischen
den biometrischen Daten und einer Benutzerkennung, die Adaption
einer Benutzerkennung anhand der aktuellen biometrischen Daten sowie
die Adaption der weiteren Benutzerdaten können in einem dynamischen im
Stand der Technik bekannten Verfahren wie einem überwachten oder unüberwachten
Lernverfahren durchgeführt
werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es nicht nötig,
dass die Auswertungseinheit sich auf lediglich eine einzelne körperliche Vorrichtung
beschränkt,
sie kann auf mehrere physikalische Einrichtungen verteilt sein,
was aus Gründen
der Datensicherheit und der Auswertungssicherheit wünschenswert
sein kann.
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In
einer Variante des Verfahrens sind die weiteren Benutzerdaten innerhalb
der Benutzercharakteristik adaptierbar.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Ähnlichkeitsprüfung und/oder
die Zuordnung der weiteren Benutzerdaten in einer benutzerseitigen
Vorrichtung oder einer zugangsseitigen Steuereinrichtung angeordnet
und werden hier durchgeführt.
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Weitere
Ausführungsformen
sind den weiteren Ansprüchen
entnehmbar. Im Folgenden soll die Erfindung einiger Ausführungsbeispiele
genauer erläutert
werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Zugangskontrollsystems;
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2 eine
schematische Darstellung der Arbeitsweise von Sensoren zum Erfassen
biometrischer Daten und einer Auswertungseinheit;
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3 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens und
des Zugangskontrollsystems;
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4a, 4b weitere
Ausführungsformen des
Verfahrens und des Zugangskontrollsystems.
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In
der 1 ist ein Zugangskontrollsystem 1 gezeigt,
welches eine benutzerseitige Vorrichtung 2 und eine zugangsseitige
Steuereinrichtung 3 aufweist. Die benutzerseitige Vorrichtung 2 weist
zudem eine Funkschlüsseleinheit 20 auf,
mit deren Hilfe Daten entlang der drahtlosen Übertragungsstrecke 4 zwischen
der Vorrichtung 2 und der Steuereinrichtung 3 austauschbar
sind.
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Die
Vorrichtung 2 weist eine Identifikationseinrichtung 21 auf,
welche vier Sensoren 22 zum Erfassen von biometrischen
Daten umfasst. Die mit Hilfe der Sensoren 22 gewonnenen
biometrischen Daten werden in der Auswertungseinheit 23,
welche vollständig
innerhalb der Vorrichtung 2 angeordnet ist, ausgewertet.
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Anhand
der 2 soll beschrieben werden, wie die mit Hilfe der
Sensoren zum Erfassen von biometrischen Daten gewonnenen Informationen
zu einer Erkennung eines Benutzers führen und weiterverarbeitet
werden. Die 2 zeigt einen Beschleunigungssensor 221,
ein Mikrofon 222, einen Impedanzsensor 223 und
einen Infrarotsensor 224 auf. Mit Hilfe des Beschleunigungssensors 221 wird
die Schrittbewegung eines Benutzers analysiert; mit Hilfe des Mikrofons 222 wird
die Stimme eines Benutzers aufgenommen; mit Hilfe des Impedanzsensors 223 wird
die körpereigene
Impedanz gemessen; mit Hilfe des Infrarotsensors 224 wird
der Sauerstoffgehalt des Blutes des Bedieners gemessen. Die mit
Hilfe der einzelnen Sensoren gewonnenen Daten werden in einer Signalaufbereitung 225 vorverarbeitet,
d. h., die ursprünglich
analogen Daten werden in digitale Daten umgewandelt, in einem einheitlichen
Protokoll verarbeitet und an die eigentliche Auswertungseinheit 220 übergeben.
In der Auswertungseinheit 220 werden die durch die Sensoren
erfassten Daten in Form von biometrischen Daten 226 vorgehalten. Dabei
kann es sich sowohl um eine Kombination der Daten der verschiedenen
Sensoren als auch um jeweils die einzelnen Datensätze unabhängig voneinander
handeln. Die biometrischen Daten 226 werden nun mit bereits
gespeicherten Benutzerkennungen 230 in einer Ähnlichkeitsprüfung 227 abgeglichen. Für den Fall,
dass die biometrischen Daten 226 keiner bereits vorhandenen
Benutzerkennung 230 zugeordnet werden können, bestehen im Wesentlichen zwei
verschiedene Möglichkeiten.
Entweder kann die Authentifizierung am zu öffnenden Zugangssystem verweigert
werden, oder es kann eine neue Benutzerkennung 230 angelegt
werden, wobei die biometrischen Daten 226 als Grundlage
dieser Benutzerkennung dienen.
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Die
Benutzerkennung 230 wird nach einer positiven Zuordnung
mit biometrischen Daten 226 mit weiteren Benutzerdaten 240 zu
einer Benutzercharakteristik 250 zusammengeführt. Die
Erstellung 231 der Benutzercharakteristik kann jedoch auch ohne
eine anfängliche
Zuordnung weiterer Benutzerdaten 240 vonstattengehen. Dies
ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn es sich um eine neu angelegte Benutzerkennung 230 handelt
und keine weiteren Benutzerdaten 240 für diese Benutzerkennung vorhanden
sind. Es kann jedoch gleich ein Datencontainer für die weiteren Benutzerdaten 240 an
die Benutzerkennung angehängt
werden und so eine Benutzercharakteristik 250 gebildet
werden, wobei in den Container für
die weiteren Benutzerdaten 240 lediglich Inhalte eingefügt werden
müssen.
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Bei
der Ähnlichkeitsprüfung 227 können sowohl
Verfahren zum überwachten
als auch zum unüberwachten
Lernen zum Einsatz kommen. Dies führt unter anderem dazu, dass
innerhalb der Auswertungseinheit 220, welche sowohl in
der Vorrichtung 2 als auch in der Steuereinrichtung 3 als
auch über
beide Vorrichtungen verteilt ausgebildet sein kann, die Benutzerkennungen 230 keine
statischen, einmal aufgenommenen Gebilde sind, sondern anhand der aktuellen
biometrischen Daten 226 adaptiert werden können.
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Anhand
der 3 und 4a bzw. 4b sollen
einige verschiedene Ausführungsformen
sowohl des Verfahrens als auch des Zugangskontrollsystems genauer
erläutert
werden.
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In
der 3 ist ein Zugangskontrollsystem 1' gezeigt, wobei
dieses in eine Benutzerseite B und eine Zugangsseite Z zerfällt. Die
Auswertungseinheit 230' ist
dabei über
die Benutzerseite B und die Zugangsseite Z verteilt. In der Vorrichtung 2' ist ein Sensor 22 zum
Erfassen von biometrischen Daten angeordnet. Diese Daten werden
vorverarbeitet und als biometrische Daten 226 vorgehalten.
Die biometrischen Daten 226 werden vorzugsweise verschlüsselt über die Übertragungsstrecke 40 an
die zugangsseitige Steuereinrichtung 3' übermittelt. In der zugangsseitigen
Steuereinrichtung 3' werden
die biometrischen Daten 226 mit in der zugangsseitigen
Steuereinrichtung 3' vorhandenen
Benutzerkennungen 230 im Rahmen einer Ähnlichkeitsprüfung 227 miteinander
verglichen. Kann eine positive Identifikation festgestellt werden,
werden die zu der identifizierten Benutzerkennung 230 gehörigen weiteren
Benutzerdaten 240 zugeordnet, und die Benutzercharakteristik 250 zugangsseitig
aktiviert. Dies bedeutet im Bereich eines Fahrzeugs, dass beispielsweise
Sitze, Spiegel und Motoreinstellungen auf den identifizierten Benutzer
eingestellt werden. Des Weiteren wird das Fahrzeug geöffnet.
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In
der 4a ist ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Zugangskontrollsystems 1'' mit einer benutzerseitigen Steuereinrichtung 3'' und einer benutzerseitigen Vorrichtung 2'' gezeigt. Hierbei werden die biometrischen
Daten 226 benutzerseitig, d. h. in einer Vorrichtung einer Ähnlichkeitsprüfung 227 unterzogen
und mit bereits vorhandenen Benutzerkennungen 230 verglichen.
Kommt es zu einem positiven Abgleich, werden nicht sämtliche
biometrischen Daten über
den Übertragungsstrecke 41 weitergeleitet,
sondern lediglich die Nachricht, dass es sich um eine positive Identifizierung
des Benutzers A handelt. Mit Hilfe dieser Information wird die modifizierte
Benutzerkennung 230',
welche nun nicht länger
die biometrischen Daten umfasst, sondern eine Benutzerzuordnung
ist, mit den zum Benutzer A gehörigen weiteren
Benutzerdaten 240' zu
einer für
den Benutzer A spezifischen Benutzercharakteristik 250' zusammengeführt.
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In
der 4b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zugangskontrollsystems 1''' mit
einer benutzerseitigen Steuereinrichtung 3''' und einer benutzerseitigen
Vorrichtung 2''' gezeigt. Hierbei werden die biometrischen
Daten 226 benutzerseitig einer Ähnlichkeitsprüfung 227 unterzogen
und mit bereits vorhandenen Benutzerkennungen 230 verglichen.
Bei einer positiven Identifizierung bzw. einer Neuanlegung einer
Kennung werden weitere Benutzerdaten 240 zugeordnet und
unter Erstellung 241 einer Benutzercharakteristik 270 weiterverarbeitet.
Die Benutzercharakteristik 270 kann nun in Form eines kompletten
Datensatzes biometrischer Daten einschließlich der weiteren Benutzerdaten
oder lediglich als Kennung eines einzelnen Benutzers in Kombination
mit seinen weiteren Benutzerdaten über die Übertragungsstrecke 42 an
die zugangsseitige Steuereinrichtung 3'' übermittelt
werden. Das in der 4b dargestellte Zugangskontrollsystem
ist beispielsweise in einem Fahrzeug angeordnet. Nachdem der Benutzer
das geöffnete
Fahrzeug in Betrieb genommen hat, verändert er beispielsweise seine Spiegelpositionen
oder Sitzpositionen oder die Einstellung einer Sitzheizung, wodurch
ein verändertes Benutzerverhalten
realisiert ist. Dieses veränderte Benutzerverhalten
wird in Form geänderter
weiterer Benutzerdaten 261 zugangsseitig festgehalten.
Die neuen Benutzerdaten 261 werden zurück an die weiteren Benutzerdaten 240 im
Rahmen der Übertragung 42' übertragen
und adaptieren diese dahingehend, dass das neue Benutzerverhalten
berücksichtigt
wird.
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Selbstverständlich kann
die Änderung
der weiteren Benutzerdaten auch mit den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen
der Zugangskontrollsysteme realisiert werden.