DE102016201786A1

DE102016201786A1 - Zusatzgerät zur Verwendung mit einem intelligenten Gerät sowie System und Verfahren mit einem solchen Zusatzgerät

Info

Publication number: DE102016201786A1
Application number: DE102016201786.1A
Authority: DE
Inventors: Roland Wilhelm; Hyung-Taek Lim; Helmut Wagatha; Fredrik Hocke; Dennis Lenz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zusatzgerät zur Verwendung mit einem intelligenten Gerät (Smart Device), insbesondere einem Smartphone, zum Bedienen einer Fahrzeugeinrichtung mit einer Speichereinheit zur Ablage mindestens eines Funkprotokolls sowie einer ersten Schnittstelle, welche zum Übertragen wenigstens eines Funksignals ausgebildet ist und eine Antennenanordnung zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen aufweist wobei das Zusatzgerät eine zweite Schnittstelle aufweist, welche zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät und dem intelligenten Gerät ausgebildet ist; und das Zusatzgerät dazu ausgebildet ist, Information vom intelligenten Gerät über die zweite Schnittstelle zu empfangen und über die erste Schnittstelle Steuerungsbefehle, insbesondere zum Öffnen, Schließen und/oder Starten eines Fahrzeugs, an die Fahrzeugeinrichtung zu senden. Die Erfindung betrifft ferner ein Arbeitsverfahren mit einem solchen Zusatzgerät.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zusatzgerät zur Verwendung mit einem Intelligenten Gerät (Smart Device), insbesondere einem Smartphone, zur Bedienung einer Fahrzeugeinrichtung, sowie ein System und ein Verfahren mit einem solchen Zusatzgerät.
Nach dem aktuellen Stand der Technik liegen Steuergeräte zum Bedienen von Fahrzeugeinrichtungen hauptsächlich in Form separater ID-Geber, beispielsweise als elektronische Schlüssel, d.h. Funkfahrzeugschlüssel, vor. In diese Steuergeräte sind alle Vorrichtungen, welche zur Authentifizierung eines Benutzers durch das Fahrzeug bzw. die Fahrzeugeinrichtung benötigt werden, integriert. Insbesondere sind diese Steuergeräte befähigt, auf bestimmten Frequenzen als Funksignale gesendete Steuerungsbefehle mit einem kryptographischen Schlüssel zu verschlüsseln, um die Berechtigung des Benutzers zur Steuerung einer bestimmten Fahrzeugeinrichtung zu verifizieren.
Um die Bedienung von Fahrzeugeinrichtungen durch drahtlose Vorrichtungen für den Benutzer eines Fahrzeugs komfortabler zu machen, ist es möglich, intelligente Geräte mit solchen ID-Gebern auszustatten.
DE 10 2005 023 570 A1 betrifft ein System zur drahtlosen Auslösung von Funktionen an einem Fahrzeug, wobei mobile Endgeräte mit einem zusätzlichen Geber ausgestattet werden, so dass nach Übertragung von Identifizierungsdaten des Gebers an ein Fahrzeug über das mobile Endgerät mittels vorhandener Eingabeschnittstellen Schlüssel- und Steuerungsfunktionen am Fahrzeug ausgelöst werden können.
JP 2015 169008 A2 betrifft ein System zur Authentifizierung an einem Fahrzeug durch sowohl einen Smartkey als auch ein Smartphone in einem dualen System, so dass eine vorgetäuschte Authentifizierung des Smartkeys durch einen Repeater alleine keine Öffnung des Fahrzeugs bewirkt.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, das Bedienen von Fahrzeugeinrichtungen eines Fahrzeugs zu vereinfachen, insbesondere separate Steuergeräte mit eigener Benutzerschnittstelle überflüssig zu machen und gleichzeitig eine hohe Kommunikationssicherheit zwischen Fahrzeugeinrichtung und ID-Geber zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch ein Zusatzgerät, ein System mit einem solchen Zusatzgerät sowie ein Verfahren gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Offenbarung der Ansprüche wird zu einem Teil der Beschreibung gemacht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Zusatzgerät, welches zum Bedienen einer Fahrzeugeinrichtung mit einem intelligenten Gerät (Smart Device), insbesondere einem Smartphone, verwendet werden kann. Das Zusatzgerät weist vorzugsweise eine Speichereinheit zur Ablage mindestens eines Funkprotokolls und eine erste Schnittstelle, welche zum Übertragen wenigstens eines Funksignals ausgebildet ist, auf. Des Weiteren weist das Zusatzgerät vorzugsweise eine Antennenanordnung zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen und eine zweite Schnittstelle, welche zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät und dem intelligenten Gerät ausgebildet ist, auf. Das Zusatzgerät ist dabei vorzugsweise dazu ausgebildet, Information vom intelligenten Gerät über die zweite Schnittstelle zu empfangen und über die erste Schnittstelle Steuerungsbefehle, insbesondere zum Öffnen, Schließen und/oder Starten eines Fahrzeugs, an die Fahrzeugeinrichtung zu senden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System, welches ein Zusatzgerät gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie ein intelligentes Gerät zur Verwendung mit diesem Zusatzgerät aufweist, wobei kryptographische Information, insbesondere mindestens ein kryptographischer Schlüssel, zur Verschlüsselung von über die erste Schnittstelle gesendeter Information, insbesondere Steuerungsbefehlen, auf dem intelligenten Gerät abgelegt ist.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Zusatzgeräts nach einem zweiten Aspekt der Erfindung und weist vorzugsweise folgende Arbeitsschritte auf: Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen einem intelligenten Gerät (Smart Device), insbesondere einem Smartphone, und einer Fahrzeugeinrichtung über das Zusatzgerät; Authentifizieren der Kommunikationsverbindung unter Verwendung mindestens eines kryptographischen Schlüssels; Erfassen einer Eingabe einer Information auf dem intelligenten Gerät; Übertragen der Information an das Zusatzgerät über die zweite Schnittstelle; Umwandeln der Information in einen Steuerungsbefehl; und Übertragen des Steuerungsbefehls an die Fahrzeugeinrichtung über die erste Schnittstelle unter Verwendung mindestens eines Funkprotokolls.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten auch für den zweiten Aspekt und den dritten Aspekt der Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltungen sowie umgekehrt.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches Anweisungen umfasst, welche, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, diesen dazu veranlassen, die Schritte eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auszuführen.
Die Erfindung betrifft auch ein computer-lesbares Medium, auf dem ein solches Computerprogramm gespeichert ist.
Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, die Funktionalität eines aus dem Stand der Technik bekannten Steuerungsgeräts zur Steuerung einer Fahrzeugeinrichtung mittels eines Funkfahrzeugschlüssels, beispielsweise das Öffnen und/oder Schließen und/oder Starten eines Fahrzeugs, auf ein intelligentes Gerät, insbesondere ein Smartphone, zu übertragen. Dazu ist ein Zusatzgerät zur Verwendung mit dem intelligenten Gerät vorgesehen, welches die zur sicheren Kommunikation mit der Fahrzeugeinrichtung, d.h. zur Authentifizierung des intelligenten Geräts bzw. Benutzers, benötigten Vorrichtungen aufweist, welche das intelligente Gerät aufgrund des speziellen Anwendungsbereichs der Steuerung einer Fahrzeugeinrichtung aber nicht anbietet. Dies betrifft insbesondere eine erste Schnittstelle mit einer Antennenanordnung, welche die Verwendung von Funkstandards, beispielsweise erweiterten Frequenzbereichen, ermöglicht, die von dem intelligenten Gerät nicht unterstützt werden, sowie in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Kryptographiemodul, welches dazu ausgebildet ist, die als Funksignale gesendeten bzw. empfangenen Steuerungsbefehle zu ver- bzw. entschlüsseln und damit Lücken in der Sicherheitsarchitektur des intelligenten Geräts schließt.
Das Zusatzgerät zur Verwendung mit einem intelligenten Gerät zur Steuerung einer Fahrzeugeinrichtung ist dabei vorzugsweise als Adapter zwischen intelligentem Gerät und Fahrzeugeinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise ist das Zusatzgerät dabei in einer Form vorgesehen, die dem Benutzer erhöhten Komfort bietet, beispielsweise als Gebrauchsgegenstand, etwa als Uhr, Regenschirm oder Aktentasche, oder als Accessoire, etwa als Schutzhülle des intelligenten Geräts, Armband oder Anhänger, oder als modulares Bauteil des intelligenten Geräts, etwa als SIM-Karte, MicroSD-Karte oder USB-Speichermedium. Damit entfällt für den Benutzer insbesondere die Verwendung eines separaten Steuergeräts, etwa eines elektronischen Schlüssels, wobei gleichzeitig eine sichere Verbindung zwischen intelligentem Gerät und Fahrzeugeinrichtung über das Zusatzgerät ermöglicht wird.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung die zuverlässigere, sicherere und vielseitigere Steuerung einer Fahrzeugeinrichtung durch ein intelligentes Gerät über ein Zusatzgerät für dieses intelligente Gerät, wobei dem Benutzer gleichzeitig erhöhter Komfort geboten wird. Darüber hinaus verfügen aktuelle intelligente Geräte im Allgemeinen nicht über die notwendigen Vorrichtungen, beispielsweise für bestimmte Frequenzen notwendige Antennen, um eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugeinrichtung und intelligentem Gerät mit einem hohen Sicherheitsstandard zu ermöglichen. Die Ansteuerung der Fahrzeugeinrichtung wird daher vorzugsweise erst durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzgeräts ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zusatzgerät ein Kyptographiemodul auf, um die über die erste Schnittstelle gesendete Information mit einem kryptographischen Schlüssel zu verschlüsseln. Durch die Ausbildung des Kryptographiemoduls in dem Zusatzgerät wird ein unbefugter Zugriff auf das Kyptographiemodul durch eine Kommunikationsverbindung mit einem Netzwerk, die zwischen intelligentem Gerät und Netzwerk besteht, im Vergleich zu dessen Ausbildung in dem intelligenten Gerät selbst, zusätzlich erschwert und so eine besonders sichere Kommunikation über die Kommunikationsverbindung mit der Fahrzeugeinrichtung erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zusatzgeräts ist die Speichereinheit des Zusatzgerätes neben der Ablage mindestens eines Funkprotokolls auch zur Ablage von kryptographischer Information, insbesondere mindestens eines kryptographischen Schlüssels zur Verschlüsselung von über die erste Schnittstelle gesendeter Information, insbesondere Steuerungsbefehlen, ausgebildet. Durch die Ablage der kryptographischen Information auf der Speichereinheit des Zusatzgeräts ist die kryptographische Information besonders sicher abgelegt, so dass ein unbefugter Zugriff auf die kryptographische Information, insbesondere einen kryptographischen Schlüssel, durch eine Kommunikationsverbindung mit einem Netzwerk, die zwischen intelligentem Gerät und Netzwerk besteht, im Vergleich zu der Ablage auf dem intelligenten Gerät zusätzlich erschwert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zusatzgerät ein Steuermodul auf, um die Steuerungsbefehle auf der Grundlage der vom intelligenten Gerät empfangenen Information zu erzeugen. Im Rahmen des Erzeugungsvorgangs können die über die erste Schnittstelle zu sendenden Steuerungsbefehle besonders effizient verschlüsselt werden. Darüber hinaus stellt auch diese Ausgestaltung eine besonders sichere Variante dar, da die Codierung der Steuerungsbefehle nicht auf dem gegenüber unbefugten Zugriffen verwundbareren intelligenten Gerät stattfindet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zusatzgerät ein Authentifizierungsmodul auf, welches dazu ausgebildet ist, durch über die zweite Schnittstelle empfangene Information das erste intelligente Gerät und/oder dessen Benutzer zu authentifizieren. Auf diese Art wird eine besonders sichere Authentifizierung der Kommunikationsverbindung zwischen intelligentem Gerät und Fahrzeugeinrichtung gewährleistet, da nicht nur das Zusatzgerät die Kommunikationsverbindung zur Fahrzeugeinrichtung, sondern das Zusatzgerät auch die Kommunikationsverbindung zum intelligenten Gerät in einem separaten Verfahren authentifiziert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zusatzgeräts ist das Authentifizierungsmodul dazu ausgebildet, wenigstens eine der folgenden Authentifizierungsarten durchzuführen: Passwort- und/oder Pinerkennung; Gestenerkennung; Gesichtserkennung; Fingerabdruckerkennung; Stimmerkennung; zeitgesteuerte Authentifizierung; ortsgesteuerte Authentifizierung.
In dieser vorteilhaften Ausgestaltung hat das Zusatzgerät Zugriff auf die Funktionalität des intelligenten Geräts, insbesondere auf dessen Sensordaten. Diese können genutzt werden, um eine noch zuverlässigere und noch sicherere Authentifizierung des intelligenten Geräts bzw. dessen Benutzers durch die oben genannten Authentifizierungsarten zu gewährleisten. Überdies bietet die Verwendung der Funktionalität des intelligenten Geräts durch das Zusatzgerät erweiterte Funktionen zur Steuerung einer Fahrzeugeinrichtung, beispielsweise Sprachsteuerung, Gestensteuerung, oder Steuerung basierend auf extern abgelegten bzw. gespeicherten und verwalteten bzw. koordinierten Daten, etwa auf einem Server. Dadurch ist eine vielseitigere Steuerung der Fahrzeugeinrichtung möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zusatzgeräts ist die zweite Schnittstelle eine physische Schnittstelle, beispielsweise USB oder MicroSD, oder ein Funkprotokoll, beispielsweise Bluetooth (Low Energy) oder Nahfeldkommunikation. Die bevorzugte Schnittstelle wird durch die Ausbildung des Zusatzgeräts bestimmt. Ein in dem intelligenten Gerät verbautes oder direkt am intelligenten Gerät angebrachtes Zusatzgerät weist dabei eine physische Schnittstelle auf, ein vom intelligenten Gerät räumlich getrennt angewendetes Zusatzgerät weist dagegen ein Funkprotokoll auf. Durch die Ausbildung der Schnittstelle in einer der genannten Formen wird eine besonders komfortable Verwendung des Zusatzgeräts gewährleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Zusatzgerät als eine der folgenden Einheiten ausgebildet: USB-Speichereinheit (USB-Stick); MicroSD-Karte; modulares Bauteil eines intelligenten Geräts; oder Accessoire für intelligentes Gerät, insbesondere als Schutzhülle für Smartphone. Je nach Ausbildung kann das Zusatzgerät dadurch im intelligenten Gerät verbaut oder direkt angebracht, oder vom intelligenten Gerät räumlich getrennt verwendet werden. Entsprechend der Ausbildung des Zusatzgeräts wird die Schnittstelle gewählt. Dies erlaubt eine besonders komfortable Nutzung des Zusatzgeräts.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zusatzgeräts ist die eine Antennenanordnung aufweisende erste Schnittstelle dazu ausgebildet, mit der Fahrzeugeinrichtung über mindestens zwei verschiedene Funkkanäle durch Funksignale im niederfrequenten und im hochfrequenten Frequenzbereich, insbesondere bei im Wesentlichen 100 kHz und 100 MHz, zu kommunizieren. In alternativen Ausgestaltungen liegt der niederfrequente Frequenzbereich jeweils bei etwa 25, 75 und 125 kHz und der hochfrequente Frequenzbereich jeweils bei etwa 250, 500 und 750 MHz oder zwischen diesen Werten. Die Verwendung dieser Frequenzbereiche vermeidet die Interferenz mit den für intelligente Geräte üblichen Frequenzen, was eine zuverlässige Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät und Fahrzeugeinrichtung über die erste Schnittstelle gewährleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zusatzgerät ein Kommunikationsmodul auf, welches dazu ausgebildet ist, über eine Schnittstelle des intelligenten Geräts mit weiteren intelligenten Geräten eine weitere Kommunikationsverbindung aufzubauen und über diese weitere Kommunikationsverbindung Information, insbesondere kryptographische Information, beispielsweise kryptographische Schlüssel, zu senden und/oder zu empfangen. Dies ermöglicht beispielsweise die Verwendung eines weiteren oder mehrerer weiterer intelligenten Gerätes oder Geräte zur Steuerung der Fahrzeugeinrichtung. Alternativ können auf dem intelligenten Gerät gespeicherte Voreinstellungen eines Benutzers bezüglich der Steuerung der Fahrzeugeinrichtung auf weitere intelligente Geräte übertragen werden. Diese Verwendungsmöglichkeiten erhöhen weiter den Komfort des Benutzers oder der Benutzer.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist das intelligente Gerät ein Kryptographiemodul auf, um die über das Zusatzgerät gesendete Information mit einem kryptographischen Schlüssel zu verschlüsseln. Das Kryptographiemodul ist in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung auf einer SIM-Karte oder dem Secure Element einer Nahfeldkommunikationsschnittstelle vorgesehen. Die Ausbildung des Kryptographiemoduls auf dem intelligenten Gerät erlaubt eine besonders vielseitige Nutzung des Kryptographiemoduls.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Zusatzgeräts wird beim Authentifizieren der Kommunikationsverbindung zwischen dem intelligenten Gerät und der Fahrzeugeinrichtung durch ein Authentifizierungsmodul des Zusatzgeräts auf Sensordaten des intelligenten Geräts, insbesondere biometrische Daten des Benutzers, zugegriffen. Die biometrischen Daten des Benutzers können vom intelligenten Gerät beispielsweise durch eine Sprachmusteranalyse, eine Gesichtserkennung oder eine Fingerabdruckerkennung oder einer Kombination hieraus erzeugt werden. Die Kommunikationsverbindung zwischen intelligentem Gerät und Fahrzeugeinrichtung wird dadurch besonders sicher.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Zusatzgeräts sendet die Fahrzeugeinrichtung ein Anfragesignal auf einer niederfrequenten Frequenz an das Zusatzgerät, insbesondere bei im Wesentlichen 100 kHz, und das Zusatzgerät sendet die Steuerungsbefehle über die Kommunikationsverbindung an die Fahrzeugeinrichtung auf einer hochfrequenten Frequenz, insbesondere bei im Wesentlichen 100 MHz. In alternativen Ausgestaltungen des Verfahrens zum Betrieb eines Zusatzgeräts liegt der niederfrequente Frequenzbereich jeweils bei etwa 25, 75 und 125 kHz und der hochfrequente Frequenzbereich jeweils bei etwa 250, 500 und 750 MHz oder zwischen diesen Werten. Die Verwendung dieser Frequenzbereiche vermeidet die Interferenz mit den für intelligente Geräte üblichen Frequenzen, was eine zuverlässige Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät und Fahrzeugeinrichtung über die erste Schnittstelle gewährleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Zusatzgeräts wird kryptographische Information, insbesondere ein kryptographischer Schlüssel, über die Kommunikationsverbindung von dem Zusatzgerät an das intelligente Gerät oder von dem intelligenten Gerät an das Zusatzgerät gesendet und die über die erste Schnittstelle gesendeten Steuerungsbefehle mit dieser kryptographischen Information verschlüsselt. Dadurch können in einer bevorzugten Ausführung diese kryptographische Information, insbesondere ein kryptographischer Schlüssel, von einem Kryptographiemodul im Zusatzgerät zur Verschlüsselung von über die erste Schnittstelle zu sendender Information, insbesondere von Steuerungsbefehlen, genutzt werden. Andererseits kann diese kryptographische Information, insbesondere ein kryptographischer Schlüssel, in einer alternativen Ausführung auf dem intelligenten Gerät zur Verschlüsselung von zu sendender Information, insbesondere von Steuerungsbefehlen, beispielsweise durch ein Secure Element einer Nahfeldkommunikationsschnittstelle oder einer SIM-Karte, welche jeweils ein Kryptographiemodul aufweisen, genutzt werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
1 eine erste Ausführungsform eines Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
2 eine zweite Ausführungsform eines Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
3 eine dritte Ausführungsform eines Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung; und
4 Ausführungsformen eines Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung zur Verwendung eines Zusatzgeräts zur Verwendung mit einem intelligenten Gerät zum Bedienen einer Fahrzeugeinrichtung.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Zusatzgeräts 1 zur Verwendung mit einem intelligenten Gerät 10 zum Bedienen einer Fahrzeugeinrichtung 16 eines Fahrzeugs 17. Dabei fungiert das Zusatzgerät 1 als Adapter des intelligenten Geräts 10, auf welchem Steuerungsbefehle zum Steuern der Fahrzeugeinrichtung 16 eingegeben werden können. Insbesondere stellt das Zusatzgerät 1 die zur Kommunikation des intelligenten Geräts 10 mit der Fahrzeugeinrichtung 16 benötigte Infrastruktur, insbesondere Funkprotokolle 6a, 6b, 6c und Antennenanordnungen 4, zur Verfügung.
Zum Herstellen der Kommunikationsverbindung weist das Zusatzgerät 1 eine erste Schnittstelle 2 auf, welche dazu ausgebildet ist, Steuerungsinformation von dem Zusatzgerät 1 an die Fahrzeugeinrichtung 16 zu senden oder Information von dieser zu empfangen. Eine zweite Schnittstelle 3 des Zusatzgeräts 1 ist dazu ausgebildet, eine Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät 1 und intelligentem Gerät 10 herzustellen, über welche Information von intelligentem Gerät 10 an das Zusatzgerät 1 übertragen werden kann.
Zum Übertragen der Steuerungsbefehle an die Fahrzeugeinrichtung 16 und zum Empfangen von Information von derselben weist die erste Schnittstelle 2 eine Antennenanordnung 4 auf, welche aus zwei Antennen besteht. Diese Antennen sind dazu ausgebildet, Funksignale 5 auf zwei Frequenzen an die Fahrzeugeinrichtung 16 zu senden oder von dieser zu Empfangen. Insbesondere ist jede Antenne für jeweils eine Frequenz eingerichtet. Vorzugsweise wird eine erste Frequenz zum Empfangen von Funksignalen, und eine zweite Frequenz zum Senden von Funksignalen verwendet. Die Funksignale 5 sind dabei die Träger der Steuerungsbefehle. In einer bevorzugten Ausführung sind die Antennen dazu ausgebildet, Signale mit Frequenzen in den Bereichen um 100 kHz und 100 MHz zu generieren bzw. zu empfangen. Dies ist vorgesehen, da die Infrastruktur eines intelligenten Geräts 10, welches zur Verwendung mit dem Zusatzgerät 1 vorgesehen ist, im Allgemeinen nicht zum Betrieb in diesen Frequenzbereichen geeignet ist.
Vorzugsweise können auch noch weitere Antennen für weitere Frequenzen vorgesehen sein. Dadurch steht der ersten Schnittstelle 2 des Zusatzgeräts 1 eine größere Bandbreite zur Kommunikation mit der Fahrzeugeinrichtung 16 zur Verfügung. Vorzugsweise ist es dem Zusatzgerät 1 damit auch möglich, mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs 17 zu kommunizieren.
Die Generierung von Funksignalen 5 durch die Antennen der Antennenanordnung 4 wird durch Funkprotokolle 6a, 6b, 6c geregelt, die in einer Speichereinheit 7 abgelegt sind. Diese Funkprotokolle 6a, 6b, 6c geben die Regeln vor, wie von dem intelligenten Gerät 10 über die zweite Schnittstelle 3 empfangene, als Steuerungsbefehl interpretierte Information in Funksignale 5 umgewandelt wird.
Die zweite Schnittstelle 3 des Zusatzgeräts 1 weist in der gezeigten Darstellung ebenfalls eine Antenne 8 auf. Dadurch kann die Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät 1 und intelligentem Gerät 10 drahtlos aufgebaut werden. Insbesondere werden dabei nur Funksignale 9 ausgetauscht. Dies hat den Vorteil, dass das Zusatzgerät 1 nicht physisch mit dem intelligenten Gerät 10 verbunden sein muss. Vorzugsweise kann das Zusatzgerät 1 in einen Gebrauchsgegenstand, den man im Wesentlichen immer bei sich trägt, integriert sein. Weiter vorzugsweise ist das Zusatzgerät 1 als Regenschirm, Aktentasche, Armband, Uhr oder Portemonnaie ausgebildet, welches die Kommunikationsverbindung zum intelligenten Gerät 10 über eine drahtlose Funkschnittstelle wie Nahfeldkommunikation oder Bluetooth (Low Energy) aufbaut. Dies ist besonders komfortabel für den Fahrzeugnutzer, da er keinen zusätzlichen ID-Geber mit sich führen muss, um verschiedene Funktionen seines Fahrzeugs 17 wie Öffnen, Schließen, Starten, etc., durch das intelligente Gerät 10 steuern, insbesondere drahtlos auslösen zu können.
2 zeigt ein System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit einer weiteren Ausführungsform der zweiten Schnittstelle 3 des Zusatzgeräts 1. In dieser bevorzugten Ausgestaltung wird die Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät 1 und intelligentem Gerät 10 über eine USB-Verbindung 11 hergestellt. Diese Ausführung ist von Vorteil, wenn das Zusatzgerät 1 als Accessoire des intelligenten Geräts 10, insbesondere als Schutzhülle, ausgebildet ist. In diesem Fall ist das intelligente Gerät 10 in direktem Kontakt mit dem Accessoire und eine USB-Verbindung 11 lässt sich besonders einfach und energiesparend herstellen.
Vorzugsweise liegt das Zusatzgerät direkt als USB-Stick vor, der in einen USB-Steckplatz des intelligenten Geräts 10 eingesteckt wird. Weiter vorzugsweise ist das Zusatzgerät 10 als SD-Karte, bzw. MircoSD-Karte oder ähnliches, ausgebildet und wird direkt in das intelligente Gerät 10 eingesteckt. Dies ist komfortabel für den Fahrzeugnutzer, da er keinen zusätzlichen ID-Geber mit sich führen muss und durch Benutzung des intelligenten Geräts 10 verschiedene Funktionen seines Fahrzeugs 17 wie Öffnen, Schließen, Starten, etc., steuern, insbesondere drahtlos auslösen kann.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei das Zusatzgerät 1 ein Kryptographiemodul 12 aufweist. Durch dieses können durch die erste Schnittstelle 2 gesendete oder empfangene Signale ver- bzw. entschlüsselt werden. In einer vorteilhaften Ausbildung greift das Kryptographiemodul 12 dabei auf eine kryptographische Information 13, insbesondere auf einen kryptographischen Schlüssel, zurück, welche neben den Funkprotokollen 6a, 6b in der Speichereinheit 7 abgelegt ist. Dadurch ist die Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät 1 und Fahrzeugeinrichtung 16 vor unbefugten Zugriffen und/oder Manipulationsversuchen besonders gut geschützt. Insbesondere ist die Kommunikationsverbindung auch besonders sicher gegenüber unbefugten Zugriffen und/oder Manipulationsversuchen, welche über das intelligente Gerät 1 durch eine seiner Schnittstellen, über welche es mit anderen intelligenten Geräten oder einem oder mehreren Netzwerken, insbesondere dem Internet, verbunden ist, durchgeführt werden, da sowohl Kryptographiemodul 12 als auch kryptographische Information 13 physisch vom intelligenten Gerät 1 getrennt sind.
Vorzugsweise ist die kryptographische Information 13 in der Speichereinheit 7 abgelegt. Dies kann insbesondere vorgesehen sein, wenn das intelligente Gerät 1 bereits ein Kryptographiemodul aufweist. In diesem Fall ist die zweite Schnittstelle 3 dazu ausgebildet, die kryptographische Information 13 zu übertragen, so dass das Kryptographiemodul Information, insbesondere Steuerungsbefehle, welche über die erste Schnittstelle 2 an die Fahrzeugeinrichtung 16 gesendet wird, entsprechend verschlüsseln kann.
In einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt) ist die kryptographische Information in einem Speicher auf dem intelligenten Gerät 10 oder einem Speicher, auf den das intelligente Gerät 10 Zugriff hat, insbesondere einem Server oder dem Speicher eines weiteren intelligenten Geräts, abgelegt, und kann über die zweite Schnittstelle 3 auf das Zusatzgerät 1 übertragen werden.
Das in 3 dargestellte Zusatzgerät 1 weist zusätzlich ein Steuerungsmodul 14 auf, welches durch die zweite Schnittstelle 3 empfangene Information in Steuerungsbefehle zur Steuerung der Fahrzeugeinrichtung 16 umwandelt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die empfangene Information eines von verschiedenen Signalen sein, das im intelligenten Gerät 10 durch einen von mehreren Mechanismen erzeugt wurde. Insbesondere entspricht die empfangene Information einem Signal, das durch die Sensorik bzw. einen Teil der Sensorik des intelligenten Geräts 10 generiert wurde. Dies kann insbesondere durch Berühren eines definierten Teils einer berührungsempfindlichen Anzeige des intelligenten Geräts 10 geschehen, d.h. durch das Drücken eines auf der berührungsempfindlichen Anzeige dargestellten Buttons, durch ein Erkennen einer auf der berührungsempfindlichen Anzeige ausgeführten Geste, durch das Erkennen einer mit dem intelligenten Gerät 1 ausgeführten und durch Beschleunigungssensoren erfassten Geste, beispielsweise einer Wurf- oder Schüttelbewegung, oder durch Erkennen eines Sprachbefehls durch ein Mikrofon des intelligenten Geräts 1.
In einem Authentifizierungsmodul 15 des in 3 dargestellten Zusatzgeräts 1 wird durch über die zweite Schnittstelle 3 empfangene Information das intelligente Gerät 10 oder dessen Benutzer identifiziert, insbesondere authentifiziert. Die Information entspricht in verschiedenen Ausführungsformen einem von verschiedenen Signalen, das durch das intelligente Gerät 10 durch einen von verschiedenen Mechanismen erzeugt wurde. Insbesondere entspricht die empfangene Information einem Signal, das durch die Sensorik bzw. einen Teil der Sensorik des intelligenten Geräts 10 erzeugt wurde. Insbesondere kann das Signal einer Pin- und/oder Passworteingabe, eine Gesteneingabe, oder eine akustische Eingabe oder dem Ergebnis einer Pin- und/oder Passworteingabe, einer Gesteneingabe oder einer akustischen Eingabe entsprechen. Alternativ oder zusätzlich kann das Signal biometrische Daten, beispielsweise eine Fingerabdruckerkennung, eine Stimmerkennung oder eine Gesichtserkennung oder eine Kombination daraus, betreffen, welche jeweils durch das intelligente Gerät 10 unter Verwendung seiner Sensoren oder eines Teils hiervon durchgeführt wird. Damit kann das intelligente Gerät und/oder dessen Benutzer und/oder die Kommunikationsverbindung von intelligentem Gerät 10 zu Fahrzeugeinrichtung 16 auf besonderes zuverlässige und sichere Weise authentifiziert werden. In einer bevorzugten Ausführung wird insbesondere sichergestellt, dass nur ein bestimmter Benutzer oder eine Gruppe an Benutzern drahtlosen Zugriff auf die Steuerungsfunktionen der Fahrzeugeinrichtung 16 haben.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens 100 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung zur Verwendung eines Zusatzgeräts. In einem ersten Verfahrensschritt 101 wird eine Kommunikationsverbindung zwischen einem intelligenten Gerät 10 und einer Fahrzeugeinrichtung 16 unter Verwendung der Infrastruktur, beispielsweise einer Antennenanordnung 4 und/oder Funkprotokollen 6a, 6b, 6c, des Zusatzgeräts 1, hergestellt. Insbesondere wird die Kommunikationsverbindung über das Zusatzgerät 1 hergestellt, d.h. das Zusatzgerät 1 fungiert als Adapter zwischen intelligentem Gerät 10 und Fahrzeugeinrichtung 16.
In einem zweiten Verfahrensschritt 102 wird die Kommunikationsverbindung authentifiziert. Vorzugsweise sendet die Fahrzeugeinrichtung 16 dabei ein durch einen kryptographischen Schlüssel verschlüsseltes Anfragesignal. Weiter bevorzugt wird dieses Anfragesignal auf einer niederfrequenten Frequenz, insbesondere bei im Wesentlichen 100 kHz, gesendet.
In einer Ausführungsform des Verfahrens 100 wird das Anfragesignal über das Zusatzgerät 1 in Verfahrensschritt 103 auf das intelligente Gerät 10 übertragen, welches das Anfragesignal mit einem entsprechenden kryptographischen Schlüssel in einem Kryptographiemodul in Verfahrensschritt 104 entschlüsselt. Dieser Schlüssel liegt vorzugsweise direkt auf dem intelligenten Gerät 10. Alternativ liegt der Schlüssel auf dem Zusatzgerät 1 und wird von dem Zusatzgerät 1 zunächst über die zweite Schnittstelle 3 an das intelligente Gerät 10 in Verfahrensschritt 105 übertragen, bevor das Anfragesignal in Verfahrensschritt 104 entschlüsselt wird. Die verschiedenen Alternativen sind durch gestrichelte Pfeile gezeigt.
In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens 100 wird das Anfragesignal auf das Zusatzgerät 1 in Verfahrensschritt 106 übertragen. Der zur Entschlüsselung benötigte kryptographische Schlüssel liegt vorzugsweise auf dem Zusatzgerät 1. Alternativ liegt der Schlüssel auf dem intelligenten Gerät 10 vor und wird über die zweite Schnittstelle 3 an das Zusatzgerät 1 in Verfahrensschritt 108 gesendet, wo er von einem Kryptographiemodul 12 des Zusatzgeräts 1 zur Entschlüsselung des Anfragesignals in Schritt 107 verwendet wird. Die Alternativen sind durch gestrichelte Pfeile gezeigt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens 100 wird ein verschlüsseltes Antwortsignal im Rahmen des nachfolgenden Verfahrensschritts 109 an die Fahrzeugeinrichtung 16 zurück gesendet, sobald das Anfragesignal entschlüsselt und als solches erkannt wurde. In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens muss das Senden des Antwortsignals durch eine Eingabe auf dem intelligenten Gerät 10 in Verfahrensschritt 110 freigeschaltet werden, beispielsweise durch eine Passwort- und/oder Pineingabe, eine Gesteneingabe oder Eingabe eines Sprachkommandos durch den Benutzer. Alternativ oder zusätzlich wird die Sensorik des intelligenten Geräts 10 genutzt, um biometrische Daten des Benutzers zu erfassen. Die verschiedenen Ausführungsformen sind durch gestrichelte Pfeile gezeigt.
Im nächsten Verfahrensschritt 111 wird die Eingabe einer Information auf dem intelligenten Gerät 10 erfasst. In einer bevorzugten Ausbildung des Verfahrens 100 geschieht dies unter Nutzung der Sensoren des intelligenten Geräts 10, beispielsweise einer berührungsempfindlichen Anzeige, einem Mikrofon oder Beschleunigungssensoren, so dass die Information eine Steuerung der Fahrzeugeinrichtung 16 betrifft, d.h. die Information als Steuerungsbefehl interpretiert werden kann. Die Eingabe geschieht hier insbesondere durch einen Benutzer. In einer weiteren bevorzugten Ausbildung des Verfahrens 100 wird die Eingabe einer Information durch die Fahrzeugeinrichtung 16, das Zusatzgerät 1 oder das intelligente Gerät 10 selbst vorgenommen, beispielsweise als Reaktion oder Antwort auf die erfolgreiche Authentifikation der Kommunikationsverbindung in den Verfahrensschritten 104 oder 107.
Die erfasste Information wird in Verfahrensschritt 112 über die zweite Schnittstelle 3 an das Steuermodul 14 des Zusatzgeräts 1 gesendet. Vorzugsweise wird die Information, sofern sie als Steuerungsbefehl interpretiert werden kann, durch das Steuermodul 14 in einen Steuerungsbefehl umgewandelt. Weiter vorzugsweise generiert das Steuerungsmodul 12 basierend auf der Information einen Steuerungsbefehl, beispielsweise wenn die Information durch die Fahrzeugeinrichtung 16, das Zusatzgerät 1 oder das intelligente Gerät 10 eingegeben wurde. Weiter vorzugsweise ist es möglich, dass der Steuerungsbefehl nach der erfolgreichen Authentifizierung ohne weiteres Zutun des Benutzers durch das Zusatzgerät 1 erzeugt wird.
Der Steuerungsbefehl wird in Verfahrensschritt 113 über die erste Schnittstelle 2 an die Fahrzeugeinrichtung 16 gesendet. Dabei wird insbesondere auf ein oder mehrere in der Speichereinheit 7 des Zusatzgeräts 1 abgelegte Funkprotokolle 6a, 6b, 6c zurückgegriffen. In einer bevorzugten Ausführung wird der Steuerungsbefehl bei einer hochfrequenten Frequenz, beispielsweise in einem Bereich um 100 MHz, gesendet.
Bezugszeichenliste

1: Zusatzgerät
2: Erste Schnittstelle
3: Zweite Schnittstelle
4: Antennenanordnung
5: Funksignal
6a 6b 6c: Funkprotokoll
7: Speichereinheit
8: Antenne
9: Funksignal
10: Intelligentes Gerät
11: USB-Verbindung
12: Kryptographiemodul
13: Kryptographische Information
14: Steuermodul
15: Authentifizierungsmodul
16: Fahrzeugeinrichtung
17: Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005023570 A1 [0004]
JP 2015169008 A2 [0005]

Claims

Ein Zusatzgerät (1), welches zum Bedienen einer Fahrzeugeinrichtung (16) mit einem intelligenten Gerät (10) (Smart Device), insbesondere einem Smartphone, verwendet werden kann, aufweisend: – eine Speichereinheit (7) zur Ablage mindestens eines Funkprotokolls (6a, 6b, 6c); – eine erste Schnittstelle (2), welche zum Übertragen wenigstens eines Funksignals (5) ausgebildet ist und eine Antennenanordnung (4) zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen (5) aufweist; und – eine zweite Schnittstelle (3), welche zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen Zusatzgerät (1) und dem intelligenten Gerät (10) ausgebildet ist, wobei das Zusatzgerät (1) dazu ausgebildet ist, Information vom intelligenten Gerät (10) über die zweite Schnittstelle (3) zu empfangen und über die erste Schnittstelle (2) Steuerungsbefehle, insbesondere zum Öffnen, Schließen und/oder Starten eines Fahrzeugs (17), an die Fahrzeugeinrichtung (16) zu senden.
Zusatzgerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Zusatzgerät (1) ein Kryptographiemodul (12) aufweist, um die über die erste Schnittstelle (2) gesendeten Steuerungsbefehle mit einem kryptographischen Schlüssel zu verschlüsseln.
Zusatzgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Speichereinheit (7) auch zur Ablage von kryptographischer Information (13), insbesondere mindestens einem kryptographischen Schlüssel zur Verschlüsselung von über die erste Schnittstelle (2) gesendeten Steuerungsbefehlen, ausgebildet ist.
Zusatzgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zusatzgerät (1) ein Steuermodul (14) aufweist, um die Steuerungsbefehle auf der Grundlage der vom intelligenten Gerät (1) empfangenen Information zu erzeugen.
Zusatzgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zusatzgerät (1) ein Authentifizierungsmodul (15) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, durch über die zweite Schnittstelle (3) empfangene Information das intelligente Gerät (10) und/oder dessen Benutzer zu authentifizieren.
Zusatzgerät (1) nach Anspruch 5, wobei das Authentifizierungsmodul (15) dazu ausgebildet ist, wenigstens eine der folgenden Authentifizierungsarten durchzuführen: Passwort- und/oder Pinerkennung; Gestenerkennung; Gesichtserkennung; Fingerabdruckerkennung; Stimmerkennung; zeitgesteuerte Authentifizierung; ortsgesteuerte Authentifizierung.
Zusatzgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Schnittstelle (3) eine physische Schnittstelle, beispielsweise USB (11) oder MicroSD, oder ein Funkprotokoll, beispielsweise Bluetooth oder Nahfeldkommunikation (NFC), ist.
Zusatzgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zusatzgerät (1) als eine der folgenden Einheiten ausgebildet ist: USB-Speichereinheit (USB-Stick); MicroSD-Karte; modulares Bauteil eines intelligenten Geräts; oder Accessoire für intelligentes Gerät (10), insbesondere als Schutzhülle für Smartphone.
Zusatzgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die eine Antennenanordnung (4) aufweisende erste Schnittstelle (2) dazu ausgebildet ist, mit der Fahrzeugeinrichtung (16) über mindestens zwei verschiedene Funkkanäle durch Funksignale (5) im niederfrequenten und im hochfrequenten Frequenzbereich, insbesondere bei im Wesentlichen 100 kHz und 100 MHz, zu kommunizieren.
Zusatzgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zusatzgerät (1) ein Kommunikationsmodul aufweist, welches dazu ausgebildet ist, über eine Schnittstelle des intelligenten Geräts (10) mit weiteren intelligenten Geräten eine weitere Kommunikationsverbindung aufzubauen und über diese weitere Kommunikationsverbindung Information, insbesondere kryptographische Information, beispielsweise einen kryptographischen Schlüssel, zu senden und/oder zu empfangen.
System, welches ein Zusatzgerät (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10 und ein intelligentes Gerät (10) zur Verwendung mit diesem Zusatzgerät (1) aufweist, wobei kryptographische Information, insbesondere mindestens ein kryptographischer Schlüssel zur Verschlüsselung von über die erste Schnittstelle (2) gesendeten Steuerungsbefehlen, auf dem intelligenten Gerät (10) abgelegt ist.
System nach Anspruch 11, wobei das intelligente Gerät (10) ein Kryptographiemodul aufweist, um die über das Zusatzgerät (1) gesendeten Steuerungsbefehle mit einem kryptographischen Schlüssel zu verschlüsseln.
Verfahren (100) zum Betrieb eines Zusatzgeräts (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend folgende Arbeitsschritte: – Herstellen (101) einer Kommunikationsverbindung zwischen einem intelligenten Gerät (10) (Smart Device), insbesondere einem Smartphone, und einer Fahrzeugeinrichtung (16) über das Zusatzgerät (1); – Authentifizieren (104, 107) der Kommunikationsverbindung unter Verwendung mindestens eines kryptographischen Schlüssels; – Erfassen (111) einer Eingabe einer Information auf dem intelligenten Gerät (10); – Übertragen (112) der Information an das Zusatzgerät (1) über die zweite Schnittstelle (3); – Umwandeln (112) der Information in einen Steuerungsbefehl; und – Übertragen (113) des Steuerungsbefehls an die Fahrzeugeinrichtung (16) über die erste Schnittstelle (2) unter Verwendung mindestens eines Funkprotokolls (6a, 6b, 6c).
Verfahren (100) zum Betrieb eines Zusatzgeräts (1) nach Anspruch 13, wobei beim Authentifizieren (104, 107) der Kommunikationsverbindung zwischen dem intelligenten Gerät (10) und der Fahrzeugeinrichtung (16) durch ein Authentifizierungsmodul (15) des Zusatzgeräts (1) auf Sensordaten des intelligenten Geräts (10), insbesondere biometrische Daten des Benutzers, zugegriffen wird.
Verfahren (100) zum Betrieb eines Zusatzgeräts (1) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Fahrzeugeinrichtung (16) ein Anfragesignal auf einer niederfrequenten Frequenz an das Zusatzgerät (1) sendet, insbesondere bei im Wesentlichen 100 kHz, und das Zusatzgerät (1) die Steuerungsbefehle über die Kommunikationsverbindung an die Fahrzeugeinrichtung (16) auf einer hochfrequenten Frequenz sendet, insbesondere bei im Wesentlichen 100 MHz.
Verfahren (100) zum Betrieb eines Zusatzgeräts (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei kryptographische Information, insbesondere ein kryptographischer Schlüssel, über die Kommunikationsverbindung von dem Zusatzgerät (1) an das intelligente Gerät (10) oder von dem intelligenten Gerät (10) an das Zusatzgerät (1) gesendet wird und die über die erste Schnittstelle (2) gesendeten Steuerungsbefehle mit dieser kryptographischen Information verschlüsselt werden.
Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, welche, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, diesen dazu veranlassen, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16 ausführen.
Computer-lesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 17 gespeichert ist.