DE4409166C1 - Zugangskontrollvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Zugangskontrollvorrichtung für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Zugangskontrollvorrichtung für ein
Kraftfahrzeug.
Eine bekannte Zugangskontrollvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
(DE 41 07 803) weist ein im Kraftfahrzeug angeordnetes Fahr
zeugsteuergerät auf, das einen Transceiver aufweist, der mit
einem stationären Steuergerät am Straßenrand einen Datenaus
tausch vornimmt. Sobald das Kraftfahrzeug in den Wirkungsbe
reich des stationären Steuergeräts eintritt, wird durch ein
Signal vom stationären Steuergerät über den Transceiver eine
Mautgebühr von einer Chipkarte in Fahrzeuginneren abgebucht.
Anschließend bestätigt der Tranceiver, daß der Betrag abge
bucht ist.
Mit einer solchen Vorrichtung wird jedoch kein Zugang zu ei
nem versperrten Bereich ermöglicht, sondern nur Gebühren von
einer Chipkarte abgebucht.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine bekannte Zu
gangskontrollvorrichtung so auszubilden, daß der Zugang zu
verschiedenen Sperrbereichen mit einer einzigen Chipkarte er
möglicht wird, und die Chipkarte zum Betrieb ihrer Bauteile
nur wenig Eigenenergie benötigt.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa
tentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er
findung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter
Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zugangskontrollvorrichtung mit
einem stationären Steuergerät, einem Fahrzeugsteuer
gerät und einer Chipkarte, und
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Chipkarte.
Die erfindungsgemäße Zugangskontrollvorrichtung besteht gemäß
Fig. 1 aus einer tragbaren, vorzugsweise scheckkartengroßen
Chipkarte 2, einem in einem Kraftfahrzeug 1 angeordneten
Transceiver mit einer Empfangs- und Sendeeinheit (im folgen
den als Fahrzeugsteuergerät 11 bezeichnet) und jeweils sta
tionäre, an Zugangsstellen zu versperrten Bereichen ange
brachte Schrankensteuergeräte (im folgenden als
stationäre Steuergeräte 3 bezeichnet), die ebenfalls eine
Sende- und Empfangseinheit aufweisen.
Die Chipkarte 2 (Fig. 2) weist einen Transponder mit einem
Sender 21 und einem Empfänger 22 auf. Der Empfänger 22 ist
ein Empfänger für energiestarke Signale, wie z. B. Langweilen
signale und kann nur Signale auf kurzer Reichweite empfangen
(die Signale sind in den Figuren durch blitzförmige Pfeile
dargestellt, wobei die Länge des Pfeils die Reichweite sche
matisch wiedergibt). Der Empfänger 22 braucht die energie
starken Signale nicht zu verstärken.
Der Sender 21 strahlt energiearme Signale, wie Hochfre
quenzsignale, ab. Da diese Signale ohnehin in dem zugeordne
ten Empfänger verstärkt weiden müssen, können mit diesen Si
gnalen größere Reichweiten überbrückt werden.
Eine Steuereinheit 23 in der Chipkarte 2 ist in der Lage Si
gnale zu empfangen, zu entschlüsseln, abzuspeichern, zu ver
arbeiten, zu verschlüsseln und wieder auszusenden. In der
Steuereinheit 23 können kryptographische Routinen zum Ver-
oder Entschlüsseln der Daten zur Anwendung kommen.
Des weiteren weist die Chipkarte 2 eine Energieversorgungs
quelle 26, beispielsweise in Form einer Knopfzelle auf. Da
der Empfänger 22 für energiestarke Signale innerhalb kurzer
Reichweiten ausgelegt ist, benötigt er nur wenig Energie, zum
Empfangen dieser Signale. Seine Energie kann er sich aber
auch aus dem empfangenen Signal entnehmen, das die Sendeein
heit des Fahrzeugsteuergeräts 11 übertragen hat. Infolgedes
sen kann die Energieversorgungsquelle 26 für die Chipkarte 2
auch entfallen.
Der Empfänger 22 ist jederzeit empfangsbereit und braucht
nicht extra eingeschaltet zu werden. Die Chipkarte 2 wird üb
licherweise in der Brieftasche oder Jackentasche von einem
Benutzer getragen. Sie ist einer bestimmten Person und/oder
einem Kraftfahrzeug zugeordnet. In einer Speichereinheit 24
sind fahrzeug- und/oder personenspezifische Daten
gespeichert, die jederzeit abgerufen werden können. Es können
auch Zugangsberechtigungsdaten für bestimmte Bereiche gespeichert
sein, damit der Benutzer der Karte nur zu einem Bereich Zu
gang oder Zufahrt findet, zu dem er auch berechtigt ist.
Das Fahrzeugsteuergerät 11 ist in der Lage, Signale über grö
ßere Entfernungen zu empfangen, zu verarbeiten und auf kurze
Entfernung auszugeben. Das Fahrzeugsteuergerät 11 ist von
seinen Abmessungen her sehr klein und kann an gewünschter
Stelle im Kraftfahrzeug 1 eingebaut werden. Es kann auch in
einem anderen Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1 integriert
sein. Die Antennen seiner Empfangs- und Sendeeinheit sind so
angeordnet, daß jederzeit Signale aus allen Richtungen von
außen über große Reichweite empfangen werden können und in
das Fahrzeuginnere über eine geringe Reichweite abgestrahlt
werden können. So können die Antennen in den Außenspiegeln,
auf dem Fahrzeugdach oder in den Fensterscheiben integriert
angeordnet sein.
Die stationären Steuergeräte 3 besitzen ebenfalls eine Sende-
und eine Empfangseinheit, mit denen Signale über große Reich
weiten gesendet und empfangen werden können. Sie sind an Zu
gängen oder Zufahrten fest installiert. Sie können
an Eingängen von Parkhäusern, Parkplätzen, an Zufahrten
mit Sperren oder Schranken sowie an Mautsteilen angebracht
sein. In dem stationären Steuergerät 3 kann eine Zugangsbe
rechtigung für bestimmte Personen oder Kraftfahrzeuge hinter
legt sein.
Bei Annäherung eines Kraftfahrzeugs 1 an eine Schranke, wird
durch ein Auslösemittel 31, beispielsweise eine Induktions
schleife in der Fahrbahn, eine Lichtschranke oder einen
Handschalter am Wegrand ein Anforderungssignal von der Sende
einheit des stationären Steuergeräts 3 in Form eines Kurzwel
lensignals an den Transceiver des Fahrzeugsteuergeräts 11 ge
sendet. Der Transceiver erkennt das Anforderungssignal und
gibt ein Langwellensignal zu dem Empfänger 22 der Chipkarte
2, die sich im Kraftfahrzeug 1 befindet, automatisch weiter.
Der Sender 21 der Chipkarte 2 antwortet nach Verarbeitung des
Anforderungssignal von selber mit einem verschlüsseiten Ken
nungssignal in Form eines Kurzwellensignals, das an die Emp
fangseinheit des stationären Steuergeräts 3 übertragen wird.
Dort wird das Kennungssignal mit einem Sollsignal verglichen.
Bei Übereinstimmung, d. h. bei erkannter Berechtigung, wird
die Zufahrt gestattet und beispielsweise eine Schranke geöff
net.
Wenn der Zugang zu dem zunächst versperrten Bereich kosten
pflichtig ist, so kann im Anforderungssignal eine Abbu
chungsaufforderung für die Speichereinheit 24 der Chipkarte 2
enthalten sein. Die Chipkarte 2 bucht einen errechneten oder
den im Anforderungssignal enthaltenen Betrag von seinem Gut
habenspeicher 25 ab (Fig. 2) Der Guthabenspeicher 25 kann
als separater - digitaler - Speicher ausgebildet oder in
der Speichereinheit 24 integriert sein. Die Chipkarte 2 kann
somit zugleich als Zahlungsmittel dienen.
Wenn noch ein ausreichend hoher Betrag in dem Guthabenspei
cher 25 gespeichert war, so quittiert die Chipkarte 2 dem
stationären Steuergerät 3 mit einem verschlusseiten Quit
tungssignal in Form eines Kurzwellensignals. Wenn der zu zah
lende Betrag von dem Inhalt des Guthabenspeichers 25 abgezo
gen wurde, so stimmt das Quittungssignal mit einem in dem
stationären Steuergerät 3 gespeicherten Sollsignal überein.
Das stationäre Steuergerät 3 erkennt also aus dem Quittungs
signal, daß der Betrag von dem Guthabenspeicher 25 abgebucht
und damit bezahlt wurde. Der Zugang oder die Zufahrt wird
daraufhin freigegeben.
Zur größeren Sicherheit kann das stationäre Steuergerät 3
nochmals eine Überprüfung durch ein Prüfsignal einleiten, ob
auch tatsächlich der zu zahlende Betrag von dem Guthabenspei
cher 25 abgebucht wurde. Das Prüfsignal kann auch durch ein
nicht dargestelltes, zweites stationäres Steuergerät ausge
sendet werden, das örtlich nach dem ersten Steuergerät 11 am
Wegrand angeordnet ist.
Der Guthabenspeicher 25 auf der Chipkarte 2 kann an einer
zentralen Station mit Geld aufgefüllt werden. Hierzu wird die
Chipkarte. 2 in die zentrale Station eingeführt und Bargeld in
der Station eingezahlt. Der Guthabenspeicher 25 kann aber
auch bargeldlos über eine bidirektionale Fernstrecke zu einer
Bank aufgefüllt werden, indem der auf der Chipkarte 2 gutge
schriebene Betrag von dem eigenen Bankkonto abgebucht wird.
Das Kennungssignal der Chipkarte 2 kann auch
über das Fahrzeugsteuergerät 11 zu dem stationären Steuerge
rät 3 am Wegrand übertragen werden. Dann genügt es, wenn die
Chipkarte 2 ein Langweilensignal über eine kurze Strecke aus
sendet.
Langwellensignale sind energiereich, haben jedoch eine
kurze Reichweite im Bereich von wenigen Zentimetern bis etwa
1 oder 2 m. Sie werden induktiv oder kapazitiv übertragen. Daher wird zu
zum Empfang nur wenig Energie benötigt, im Gegensatz zu den
Kurzwellensignalen, die zwar energiearm sind, aber mit
relativ viel Energieeinsatz detektiert und verstärkt werden
müssen.
Die Kurzwellensignale sind Hochfrequenzsignaie (UHF-Signaie),
die mit einer Frequenz von etwa 400 MHz über
tragen werden. Ihre Reichweite hängt von der Leistung des
Senders ab. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt
die maximale Reichweite der Kurzwellensignale etwa 50 bis 100
m. Diese Reichweiten sind notwendig, damit das Kraftfahrzeug
1 auch dann von dem Anforderungssignal erreicht wird, wenn es
nicht nah genug an das stationäre Steuergerät 3 heranfahren
kann oder das fahrende Kraftfahrzeug 1 für eine längere Da
tenübertragungszeit Kontakt mit dem stationären Steuergerät 3
halten muß.
Die Sendeeinheit des stationären Steuergeräts 3 hat in der
Regel eine gerichtete Abstrahlcharakteristik, so daß nur
Fahrzeuge im Bereich des Zugangs von dem Anforderungssignal
erfaßt werden und somit nur eine Chipkarte 2 auf das Anforde
rungssignal antwortet. Bei der Sendeeinheit kann also die
Reichweite und der Abstrahlwinkel der auszusendenden Signale
eingestellt werden.
Wenn mehrere Chipkarten 2 auf ein Anforderungssignal gleich
zeitig antworten, so muß in dem stationären Steuergerät 3 ein
Verfahren zur Verfügung stehen, durch das jedes einzelne Ant
wortsignal erkannt wird. Somit kann dann von jeder Chipkarte
2 der zu zahlende Betrag abgebucht werden, die sich im Fang
bereich des stationären Steuergeräts 3 befindet und für jeden
Benutzer der Zugang ermöglicht werden.
Die verwendete Chipkarte 2 kann auch für andere Zugangskon
trollen, beispielsweise Türkontrollen verwendet werden. Hier
zu ist so dann kein Fahrzeugsteuergerät 11 notwendig. Bei An
nähern an eine Tür wird der Transponder der Chipkarte 2 durch
ein Auslösemittel aktiviert und sendet ein Kennungssignal an
das stationäre Steuergerät 3. Dort wird das Kennungssignal
mit einem Sollsignal verglichen und bei, Berechtigung wird die
Tür geöffnet.
Nur wenn die Chipkarte 2 über große Distanz empfangen soll,
ist das Fahrzeugsteuergerät 11 zwischengeschaltet. Ansonsten
genügt der Dialog zwischen der Chipkarte 2 und dem stationä
ren Steuergerät 3.
Der Vorteil der vorliegenden Zugangskontrollrichtung ist es,
daß nur eine einzige Chipkarte 2 für viele Anwendungsfälle
verwendbar ist (Multifunktions-Chipkarte). Die Vielzahl der
Anwendungsfälle wird durch die Größe der Speichereinheit auf
der Chipkarte 2 bestimmt, in der personen- und/oder fahr
zeugspezifische Daten gespeichert sind. Im Kennungssignal,
das von der Chipkarte 2 ausgesendet wird, sind zumindest
Teile der personen- und/oder fahrzeugspezifischen Daten in
verschlüsselter Form enthalten. Die Verschlüsselung kann sich
mit jedem Aussenden eines Signals nach einem vorgegebenen Al
gorithmus ändern, damit die Übertragung abhörsicherer wird.
Die Chipkarte 2 kann auch zum Öffnen eines Garagentores ver
wendet werden. Hierzu betätigt der Fahrer einen Schalter
im Kraftfahrzeug 1. Daraufhin sendet das Fahrzeug
steuergerät 11 ein Anforderungssignal über die Kurzstrecke zu
der Chipkarte 2. Die Chipkarte 2 sendet ihrerseits ein Ken
nungssignal zum Öffnen des Garagentores zu dem stationären
Steuergerät 3, das an oder in der Garage angeordnet ist. Dort
wird das Kennungssignal auf seine Berechtigung hin überprüft
und wenn der Fahrer (Träger der Chipkarte 2) berechtigt ist,
d. h. wenn das Kennungssignal mit einem Sollsignal überein
stimmt, wird das Garagentor geöffnet. Das Anforderungssignal
kann auch durch eine Lichtschranke oder Induktionsschleife
über das stationäre Steuergerät 3 und das Fahrzeugsteuergerät
11 ausgelöst werden.
Claims (6)
1. Zugangskontrollvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (1), des
sen Fahrer eine Chipkarte (2) mit sich führt, die einen
Transponder (Sender 21; Empfänger 22) aufweist,
- - mit einem im Kraftfahrzeug angeordneten Fahrzeugsteuergerät (11), das einen Transceiver aufweist, und
- - mit einem stationären Steuergerät (3), das einen Sende- und Empfangseinheit aufweist, und dessen Sendeeinheit durch ein Auslösemittel (31) veranlaßt wird, ein Kurzwellen-Anforde rungssignal an das Fahrzeugsteuergerät (11) zu senden, wenn das Fahrzeug (1) in den Wirkungsbereich der Zugangskon trollvorrichtung eintritt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß daraufhin der Transceiver ein energiereiches Langwel lensignal zum Empfänger (22) der Chipkarte (2) sendet,
- - daß daraufhin der Sender (21) der Chipkarte (2) ein ener giearmes verschlüsseltes Kennungssignal an die Empfangsein heit im Steuergerät (3) zurücksendet, und
- - daß im Steuergerät (3) ein Vergleicher zum Vergleich des Kennungssignalen mit einem Sollsignal vorgesehen ist, und der Zugang bei positivem Vergleichsergebnis freigegeben wird.
2. Zugangskontrollvorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Chipkarte
(2) eine Speichereinheit (24) aufweist, in der personen-
und/oder fahrzeugspezifische Daten gespeichert sind.
3. Zugangskontrollvorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß das Kennungs
signal personen- und/oder fahrzeugspezifische Daten in ver
schlüsselter Form enthält.
4. Zugangskontrollvorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß das energie
reiche Signal induktiv übertragen wird, so daß der zugeord
nete Empfänger (22) ohne oder nur mit wenig Energie betrieben
werden muß, und die Signale nur mit einer geringen Reichweite
übertragen werden.
5. Zugangskontrollvorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet,
- - daß auf der Chipkarte (2) ein Guthabenspeicher (25) vorge sehen ist, von dem bei Auftreten des Kurzwellenanforde rungssignales über das Fahrzeugsteuergerät (11) eine Gebühr abgebucht wird, und
- - daß der Sender (21) der Chipkarte (2) nach erfolgter Abbu chung ein energiearmes Quittungssignal an die Empfangsein heit im stationären Steuergerät (3) zurücksendet.
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