DE4409166C1 - Zugangskontrollvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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.