DE19927253A1 - Steuersystem, insbesondere Kraftfahrzeug-Zugangskontrollsystem oder Wegfahrsperrensystem, und hierfür ausgelegtes Verfahren - Google Patents

Abstract

Als Sicherungsmaßnahme gegen eine unberechtigte Fernabfrage ist der Transponder (1) mit einem Bewegungssensor (2) ausgestattet und sendet bei Empfang eines Fragecodesignals nur dann sein Antwortcodesignal zurück, wenn der Transponder während eines bestimmten Zeitintervalls vor der Berechtigungsüberprüfung bewegt worden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem, vorzugsweise ein Kraftfahrzeug-Steuersystem mit einem am Kraftfahrzeug ange­ brachten Steuergerät, insbesondere für die Zugangskontroll- und/oder Wegfahrsperrenfunktion, das vor Ausführung der zu steuernden Funktion eine Berechtigungsüberprüfung mit einem an berechtigte Benutzer ausgegebenen Identitätsgeber (im fol­ genden als Transponder bezeichnet) ausführt. Im allgemeinen wird bei der Berechtigungsüberprüfung ein Fragecodesignal an den Transponder gesendet, das dieser mit einem Antwortcodesi­ gnal beantwortet, das vom fahrzeugseitigen Steuergerät auf Richtigkeit überprüft wird. Die Reichweite der Sendesignale ist üblicherweise relativ gering, so daß eine Datenkommunika­ tion nur im Nahbereich des Kraftfahrzeugs ausführbar ist. Theoretisch ist aber eine unberechtigte Fernabfrage möglich (auch als Voll-Duplex-Angriff bezeichnet) denkbar, bei der das Fragecodesignal unberechtigt aufgenommen und ausgewertet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit ei­ ner derartigen unberechtigten Abfrage noch weiter zu verrin­ gern.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Weiterhin wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Berechtigungsüberprüfungsablaufs gemäß Patentanspruch 7 geschaffen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Bei der Erfindung wird bei der Berechtigungsüberprüfung als zusätzliches Kriterium untersucht, ob der Transponder inner­ halb eines kurzen Zeitintervalls von beispielsweise 10 bis 30 Sekunden vor der Berechtigungsüberprüfung bewegt worden ist. Die Erfindung macht sich hierbei die Tatsache zunutze, daß ein berechtigter Benutzer in aller Regel unmittelbar vor Durchführung der Berechtigungsüberprüfung zum Fahrzeug gegan­ gen oder sich unmittelbar vorher auf den Kraftfahrzeugsitz gesetzt hat, so daß der vom Benutzer getragene Transponder starken Bewegungen, Beschleunigungen und Erschütterungen aus­ gesetzt war. Wenn demgegenüber eine unberechtigte Fernabfrage versucht würde, ist die Wahrscheinlichkeit recht hoch, daß der Transponder unmittelbar vor der Berechtigungsanfrage nicht bewegt worden ist, da der berechtigte Benutzer bei­ spielsweise schon längere Zeit auf einem Bürostuhl sitzt oder die den Transponder enthaltende Tasche abgestellt oder das entsprechende Bekleidungsstück, z. B. Jackett, abgelegt hat. Nur wenn dieses zusätzliche Kriterium unmittelbar vorherge­ hender Transponderbewegung erfüllt ist, gibt die Steuerein­ richtung die Aussendung des richtigen Antwortcodesignals frei. Dieses zusätzliche Sicherheitskriterium läßt sich ein­ fach realisieren, da lediglich der Transponder mit einem zu­ sätzlichen Bewegungssensor und einem Zeitgeber oder einer sonstigen Zeitbestimmungsschaltung ausgestattet werden muß. Es sind keinerlei Eingriffe in die fahrzeugseitige Komponen­ ten des Steuersystems erforderlich. Damit sind auch bereits bestehende Systeme sehr einfach durch Austausch der Transpon­ der nachrüstbar.

Der Bewegungssensor kann als mechanischer Bewegungsschalter oder auch als mechanisch schwingendes Gebilde ausgelegt sein und beeinflußt eine Schaltung mit sich zeitabhängig, stetig, stufenförmig oder sprungartig änderndem Ausgangssignal.

Die Zeitbestimmungsschaltung kann unterschiedliche Ausgestal­ tung aufweisen und beispielsweise durch ein RC-Glied mit gro­ ßer Entladezeitkonstante oder durch einen Zeitzähler gebildet sein.

Die Erfindung kann bei Steuersystemen beliebiger Art, also auch zur Steuerung anderer Funktionen als einer Zugangskon­ trolle und/oder einer Wegfahrsperre angesetzt werden, bei­ spielsweise zur Überprüfung der Berechtigung zur Benutzung eines Schließfachs, eines Bankautomaten, oder dergleichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Transponder für ein Steuersystem,

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer zur Bewegungser­ fassung und Zeitvorgabe dienenden Schaltung,

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines Bewe­ gungssensors mit angeschlossener Steuerschaltung, und

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit Taktzähler.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau eines Identitätsgebers in Form eines Transponders 1 dargestellt, der hier als Chip­ karte ausgebildet ist, jedoch auch beliebig andere Gestalt, z. B. Schlüsselform, haben kann. Der Transponder 1 enthält ei­ nen Bewegungssensor 2 und eine mit diesem verbundene Zeitbe­ stimmungsschaltung 3, die wiederum an eine Steuer- und Aus­ werteeinrichtung 4 (z. B. Mikroprozessor oder Mikrokontroller) angeschlossen ist. Die Steuer- und Auswerteschaltung 4 ist mit einer Sendeantenne 5 zum Aussenden von Signalen zu einem nicht dargestellten Steuergerät, das zur Steuerung beispiels­ weise des Zugangskontrollsystems oder Wegfahrsperrensystems eines Kraftfahrzeugs dient, und mit einem Empfangskreis 6 zum Empfangen von von dem Steuergerät zugeführten Fragecodesigna­ len ausgestattet. Die fahrzeugseitig vorhandenen Komponenten können bekannten Aufbau aufweisen und beispielsweise so aus­ gelegt sein, daß bei Betätigung eines Türgriffs oder eines Motoranlasserknopfes vom Steuergerät über dessen Sendeantenne ein Fragecodesignal ausgesandt wird, das der Transponder 1 über seinen Empfangskreis 6 empfängt und an die Steuer- und Auswerteschaltung 4 anlegt. Die Schaltung 4 überprüft, ob das Fragecodesignal an sie gerichtet ist, und sendet, wenn dies zutrifft, über die Sendeantenne 5 ein Antwortcodesignal zum Steuergerät zurück, das im Steuergerät auf Richtigkeit, bei­ spielsweise durch Vergleich mit einem erwartetem Sollcodesi­ gnal, überprüft wird. Wenn das empfangene Antwortcodesignal korrekt ist, steuert das Steuergerät die zugehörige Funktion, indem es beispielsweise die Türen entriegelt.

Der Bewegungssensor 2 kann als Beschleunigungssensor mit me­ chanisch bewegtem Element, beispielsweise auf Halbleiterbasis oder in sonstiger Weise aufgebaut sein, spricht auf die bei Bewegungen der den Transponder tragenden Person auftretenden Erschütterungen, Vibrationen und Beschleunigungen an und er­ zeugt ein analoges oder zwischen zwei oder mehreren Pegeln springendes Ausgangssignal abhängig von der aktuellen Be­ schleunigungsgröße. Da der Bewegungssensor hier nicht primär zur absoluten Messung der Bewegungs- oder Beschleunigungs­ stärke vorgesehen ist, sondern vielmehr nur zwischen Ruhezu­ stand und stärkeren Bewegungen unterscheiden soll, genügt ein einfach aufgebauter Sensor, der nur zwischen den beiden Zu­ ständen "Beschleunigung unterhalb eines bestimmten Schwell­ werts" und "Beschleunigung oberhalb des Schwellwerts" unter­ scheiden kann und beispielsweise ein digitales Signal mit dem Pegel "null" oder "eins" erzeugt. Da Gehbewegungen des Trä­ gers üblicherweise mit Beschleunigungen in allen drei Raumko­ ordinatenrichtungen verknüpft sind, genügt es, einen nur in einer Richtung empfindlichen Beschleunigungsaufnehmer zu ver­ wenden. Selbstverständlich sind aber auch Beschleunigungsauf­ nehmer einsetzbar, die in zwei oder allen drei Raumkoordina­ tenrichtungen empfindlich sind.

Die Zeitbestimmungsschaltung 3 wird vom Bewegungssensor 2 je­ des Mal dann angestoßen, oder mit einem Wechsel des Ausgangs­ signalpegels des Bewegungssensors 2 gespeist, wenn dieser ei­ ne oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts liegende Bewegung feststellt. Die Zeitbestimmungsschaltung 3 ist auf ein festes Zeitintervall von beispielsweise 5 bis 30 Sekunden, vorzugs­ weise 5 bis 10 Sekunden eingestellt und erzeugt während die­ ser Zeitdauer jeweils nach Feststellung einer Bewegung durch den Bewegungssensor 2 ein an die Steuer- und Auswerteschal­ tung 4 angelegtes Ausgangssignal beispielsweise mit hohem lo­ gischem Pegel. Die Steuer- und Auswerteschaltung 4 erhält so­ mit bei hohem Ausgangssignalpegel der Zeitbestimmungsschal­ tung 3 die Information, daß die letzte vom Bewegungssensor 2 erfaßte Bewegung kürzer als das vorbestimmte Zeitintervall zurückliegt. In diesem Fall spricht die Steuer- und Auswerte­ schaltung 4 dann auf ein empfangenes Fragecodesignal unter Erzeugung eines Antwortcodesignals 5 an. Andernfalls, d. h. bei einer länger als das vorbestimmte Zeitintervall zurück­ liegenden Bewegung des Transponders 1 und damit wieder abge­ fallenem Ausgangssignal der Zeitbestimmungsschaltung 3 unter­ drückt die Steuer- und Auswerteschaltung 4 die Erzeugung des Antwortcodesignals selbst bei korrektem empfangenen Frage­ codesignal, so daß die vom fahrzeugseitigen Steuergerät zu steuernde Funktion nicht durchgeführt wird.

In den Fig. 2 bis 4 sind unterschiedliche detailliertere Ausgestaltungen des Bewegungssensors 2 und der Zeitbestim­ mungsschaltung 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Schaltung, bei der der Bewegungssensor als mechanischer Bewegungsschal­ ter 7, 7' ausgebildet ist, der bei Überschreiten eines be­ stimmten Beschleunigungswerts den Schalter 7 in die Schließ­ stellung drückt. Die Komponente 7' kann ein Gewicht sein, das trägheitsbedingt Bewegungen nicht rasch folgen kann und dem­ zufolge den Schalter 7 in die Schließstellung drückt. Die Zeitbestimmungsschaltung enthält einen Kondensator 8, dessen einer Belag auf Massepotential gelegt ist und dessen anderer Anschluß bei geschlossenem Schalter 7 mit Versorgungsspan­ nungspotential V_s verbunden ist. Parallel zum Kondensator 8 ist ein hochohmiger Entladewiderstand 9 geschaltet, über den der sich bei geschlossenem Schalter 7 aufladende Kondensator 8 wieder mit hoher Zeitkonstante entladen wird. Die Kondensa­ torspannung wird an einen Eingang eines Spannungsvergleichers 10 angelegt, dessen anderer Vergleichseingang mit Referenzpo­ tential V_REF gespeist ist. Der Ausgang des Spannungsverglei­ chers 10 ist mit einem Eingang der Steuerschaltung 4 verbun­ den. Während Bewegungen des Transponders wird der Kondensator 8 von der Versorgungsspannung über den sich wiederholt schließenden Schalter 7 mit kurzer Zeitkonstante aufgeladen und entlädt sich bei fehlender Bewegung und damit längerfri­ stig geöffnetem Schalter 7 gemäß einer e-Funktion. Die Entla­ dezeitkonstante und die Vergleichsspannung V_REF sind so einge­ stellt, daß die Kondensatorspannung 8 bei Ablauf des vorbe­ stimmten Zeitintervalls auf die Vergleichsspannung V_REF abge­ sunken ist, so daß dann das Ausgangssignal des Spannungsver­ gleichers 10 umgeschaltet wird und hierdurch der Steuerschal­ tung 4 der Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls ohne Bewe­ gung signalisiert wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird als Sensor zur Bewe­ gungserkennung ein mechanischer Resonator mit geringer Be­ dämpfung eingesetzt, der für eine gewisse Zeit nach Auftreten einer Bewegung nachschwingt. Die Amplitude der Schwingung ist dann die Grundlage für die Entscheidung. In Fig. 3 ist sche­ matisch eine derartige Ausführungsform gezeigt. Der Beschleu­ nigungssensor 11 umfaßt ein Gehäuse 12, in dessen Innenhohl­ raum ein Massekörper 13 zwischen zwei Federn 14 symmetrisch so eingespannt ist, daß er nach Anregungen durch eine Be­ schleunigung relativ lange mit abnehmender Amplitude nach­ schwingt. An der Gehäuseinnenwand ist abseits der Ruhelage des Massekörpers 13 ein Schalter 15, beispielsweise ein Mi­ kroschalter, angeordnet, der bei schwingendem Massekörper mit einer oberhalb einer bestimmten Größe liegenden Schwin­ gungsamplitude periodisch durch den Massekörper 13 betätigt wird. Die Steuerschaltung 4 fragt den Schaltzustand des Schalters 15 periodisch ab und erkennt aus dessen periodi­ scher Betätigung das Vorliegen von Schwingungen des Massekör­ pers 13, d. h. die Tatsache, daß der Bewegungssensor 11 vor weniger als dem vorbestimmten Zeitintervall ausreichend star­ ken Beschleunigungen ausgesetzt war. Wenn die Steuerschaltung 4 demgegenüber ermittelt, daß der Schalter 15 nicht (mehr) betätigt wird, stellt dies einen Hinweis auf bereits abge­ klungene Schwingungen, d. h. lange Bewegungslosigkeit des Transponders 1, dar, mit der Folge, daß die Steuerschaltung ankommende Fragecodesignale nicht mehr beantwortet.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit einem Zeitgeber in Form eines Zählers 16, der ein mit fester Frequenz auftretendes Taktsignal zählt und bei Erreichen eines bestimmten, der vor­ bestimmten Zeitdauer entsprechenden Zählstands ein Ausgangs­ signal an die Steuerschaltung 4 abgibt. Der Rücksetzeingang des Zählers ist über den in Form eines mechanischen Bewe­ gungsschalters oder Beschleunigungsschalters ausgebildeten Bewegungssensor an hohes Potential V_s angeschlossen, so daß der Zähler 16 bei jedem Ansprechen des Bewegungssensors rück­ gesetzt wird und damit von neuem zu zählen beginnt. Lediglich wenn der Bewegungssensor mindestens während der vorbestimmten Zeitdauer nicht bewegt worden ist und damit kein Rücksetzim­ puls an den Rücksetzeingang angelegt wird, zählt der Zähler 16 auf den vorbestimmten Zählstand hoch und gibt dann dauer­ haft ein Ausgangssignal an die Steuerschaltung 4 ab. Sobald nachfolgend wieder Bewegungen detektiert werden, wird der Zähler 16 wieder zurückgesetzt und damit der Steuerschaltung signalisiert, daß die letzte Bewegung weniger als das vorbe­ stimmte Zeitintervall zurücklag und damit ankommende Frage­ codesignale mit dem Antwortcodesignal beantwortet werden kön­ nen. Der Zähler 16 läßt sich als Softwarezähler und damit als Teil der Steuerschaltung 4 integriert ausbilden, was sehr kompakten, stromsparenden und funktionszuverlässigen Aufbau gewährleistet.

Claims (7)

1. Steuersystem, insbesondere Kraftfahrzeug-Steuersystem, mit einem Steuergerät, insbesondere einem Zugangskontroll- und/oder Wegfahrsperren-Steuergerät, und einem tragbaren, als Identitätsgeber dienenden Transponder (1), der eihe Steuer­ einrichtung (4) aufweist und mit dem Steuergerät zur Berech­ tigungsüberprüfung drahtlos unter Aussendung einer Identi­ tätskennung kommuniziert, dadurch gekennzeich­ net, daß der Transponder (1) mit einem Bewegungssensor (2, 7, 7', 11, 17) ausgestattet ist, und daß die Steuereinrich­ tung (4) bei einer Berechtigungsüberprüfung untersucht, ob der Transponder (1) innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls vor der Berechtigungsüberprüfung bewegt worden ist, und die Aussendung der Identitätskennung nur bei Erfüllung dieses Kriteriums freigibt.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zeitgeberschaltung (3; 8, 9, 10; 16), die ein sich zeitabhän­ gig änderndes Ausgangssignal erzeugt und zur Ermittlung des Verstreichens des vorbestimmten Zeitintervalls dient.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bewegungssensor ein mechanischer Be­ wegungsschalter (7, 7') ist, der in den Ladepfad eines mit einer Entladeschaltung (9) versehenen Kondensators (8) einge­ fügt ist, wobei die Ausgangsspannung des Kondensators (8) ein Maß für die Zeitdauer ab der letzten, zu einem Schließen des mechanischen Bewegungsschalters (7, 7') führenden Bewegung des Transponders (1) darstellt.

4. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bewegungssensor (11) ein mechani­ scher Resonator mit einem elastisch aufgehängten Massekörper (13) ist, der nach Anregung durch eine Bewegung gedämpft nachschwingt.

5. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch einen Zähler 16, der ein Taktsignal zählt und dessen Rücksetzeingangspotential durch den Bewe­ gungssensor (17) gesteuert wird, derart, daß der Zähler bei Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls ohne Empfang eines Signals am Rücksetzeingang auf einen bestimmten Zählstand ge­ zählt hat und an die Steuerschaltung (4) ein entsprechendes Meldesignal anlegt.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zähler als Softwarezähler und Teil der Steuerschaltung (4) ausgebildet ist.

7. Verfahren zur Durchführung einer Berechtigungsüberprüfung zwischen einem Steuergerät und einem tragbaren, drahtlos mit dem Steuergerät kommunizierenden Transponder (1), bei dem bei Durchführung einer Berechtigungsüberprüfung zusätzlich über­ prüft wird, ob der Transponder (1) während eines vorbestimm­ ten Zeitintervalls vor Durchführung der Berechtigungsüberprü­ fung bewegt worden ist oder nicht, und der Transponder seine Identitätskennung nur dann sendet, wenn während des vorbe­ stimmten Zeitintervalls eine oberhalb eines bestimmten Schwellwerts liegende Transponderbewegung erfaßt worden ist.