Sicherheitsorientierte Kombilösung: Keyless Go, Passive-Entry

Neben den schon lange im Einsatz befindlichen Systemen zur Distanz-Türöffnung (Remot Keyless Entry) mittels Fernbedienung und Entriegelung der Wegfahrsperre (Immobilizer) vor einem Motorstart, haben sich in den letzten Jahren immer mehr Kombilösungen am Markt, vor allem in der Mittel- und Oberklasse etabliert. Diese bieten höchste Sicherheit bei größtmöglichem Komfort.

Der Anwender ist mit diesem Kombi-Instrument in der Lage, sowohl die Tür zu öffnen, als auch das Fahrzeug zu starten. Dazu kann z.B. ganz einfach jeweils ein Taster zum Öffnen an der Fahrzeugtür und zum Motorstart im Inneren des Fahrzeugs betätigt wird.

Der eigentliche Fahrzeug-Schlüssel muss bei diesen Systemen nicht mehr manuell durch Einstecken in ein Schloss verwendet werden. Es reicht aus, diesen mit sich zu führen, etwa in der Manteltasche.

Die dahinterstehende Technologie ist unter dem Namen Keyless Entry oder Keyless Go® bekannt.

 

Zutrittssteuerung

Die Zutrittssteuerung dient der Ver- oder Entriegelung der Fahrzeugtür. Diese wird mit Hilfe einer Zweiwege-Kommunikation unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Sicherheits-Protokolls durchgeführt. Anstatt aber, wie bei RKE, aktiv eine Taste an der Fernbedienung des Fahrzeugschlüssels zu betätigen, betätigt man nun z.B. eine Taste an der Fahrzeugtür, zieht den Türgriff o.ä.

Diese Signalisierung des Fahrzeugs sorgt dafür, dass ein Magnetfeld vom Fahrzeug aktiviert wird. Dadurch werden in einer ersten Phase alle berechtigten Schlüssel, die sich im Feld befinden, durch ein speziell übertragenes Datenpaket aufgeweckt (Wake-Up). Dazu verwendet man eine Form der Far Field Communcaiton (FFC). Durch Messung der Magnetfeldstärke wird dann vom Schlüssel entschieden, ob er sich außerhalb oder innerhalb des Fahrzeugs befindet.

Sofern das Zutrittsprotokoll abläuft, sind nur Schlüssel außerhalb des Fahrzeugs berechtigt, an der darauffolgenden Kommunikation teilzunehmen. Schlüssel hingegen, die sich innerhalb des Fahrzeugs befinden, werden stumm geschaltet (sog. Passivierung).

Die danach weiterhin aktiven, d.h. außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Schlüssel, werden dann in einer zweiten Phase mit Hilfe eines Antikollisions-Protokolls  selektiert, so dass die anschließende Kommunikation nur noch mit einem einzigen Teilnehmer zurzeit stattfinden kann.

In dieser dritten Phase wird dann die eigentliche Authentifizierung des Schlüssels durch das Fahrzeug mit Hilfe eines verschlüsselten Challenge-Response Verfahrens durchgeführt. Die Datenübertragung vom Fahrzeug zum Schlüssel erfolgt dabei ebenfalls über das Magnetfeld, das bereits zur Aktivierung des Schlüssels genutzt wurde, während der Schlüssel seine ebenfalls verschlüsselte Antwort über einen UHF Funkkanal überträgt. Als digitale Funk-Übertragungsverfahren vom Schlüssel zum Fahrzeug haben sich dabei vor allem ASK (amplitude shift keying) und FSK (frequency shift keying) im UHF-Bereich bewährt.

 

Ist die Authentifizierung erfolgreich, wird der Schlüssel als berechtigt identifiziert. Daraufhin wird die Fahrzeugtür entriegelt und kann vom Anwender geöffnet werden.

Fahrzeugaktivierung

MotorDas bisherige Verwenden eines Zündschlüssels zur Aktivierung des Motors ist bei Fahrzeuge mit Passive Entry / Keyless-Go Systemen nicht mehr nötig. Daher bieten diese Fahrzeuge anstelle eines Zündschlosses einen Startknopf, durch den der Motor gestartet werden kann.

Vorher muss allerdings zunächst ein Schlüssel seine Berechtigung nachweisen, damit die Wegfahrsperre entriegelt wird. Dazu wird ein ähnliches Protokoll durchlaufen wie bei der Zutrittssteuerung. Einziger Unterschied ist hier, dass am Startprozess nun nur die Schlüssel beteiligt sein dürfen, die sich im inneren des Fahrzeugs befinden. Schlüssel hingegen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befinden, sind nicht berechtigt.

Die räumliche Lokalisierung des Schlüssels erfolgt dabei abermals über eine Feldstärkemessung des vom Fahrzeug ausgesandten Magnetfeldes. Befindet sich der Schlüssel im Fahrzeug, so ist er berechtigt, an der weiteren Kommunikation teilzunehmen. Ist der Schlüssel hingegen außerhalb, so wird er deaktiviert (passiviert s.o.). An dieses Protokoll werden erhöhte Anforderungen bezüglich der magnetischen Feldstärkemessung gestellt, da die trennscharfe Detektion von Positionen, die innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs liegen, bis auf wenige Zentimeter genau erfolgen muss.

Ein eingeleitetes Anti-Kollisionsverfahren sowie eine anschließende Authentifizierung auf Basis eines verschlüsselten Challenge-Response-Verfahrens sorgt auch hier für eine eindeutige Identifizierung eines der im Fahrzeug befindlichen Schlüssel. Ist diese Identifizierung erfolgreich, wird die Wegfahrtsperre freigegeben und der Motor kann gestartet werden.

Beide Protokolle, sowohl die Zutrittssteuerung als auch die Fahrzeugaktivierung, werden ausschließlich auf einer hoch-spezialisierten Hardware in Software implementiert. Dabei werden an die Systemintegration sehr hohe Anforderungen gestellt. Dazu zählen u.a. Störsicherheit der Kommunikation in verschiedenen umweltbedingten, die Funkübertragung beeinflussenden Umgebungsszenarien, Ausfallsicherheit des Systems im Langzeitbetrieb, optimales, laufzeitkritisches Verhalten und Systemsicherheit durch den Einsatz moderner kryptologischer Verfahren.

Auch der modulare Aufbau der Software, der die Möglichkeit einer Wiederverwendbarkeit von Code-Elementen begünstigt sowie deren zukunftssichere Erweiterbarkeit, werden heute als Anforderungen an die Systementwicklung gestellt. Zudem wird in der Software-Entwicklung für die Automobilindustrie die Einhaltung des MISRA-Standards vorausgesetzt. Dieser Standard umfasst Richtlinien zur Softwarequalität in Bezug auf Zuverlässigkeit und Wartbarkeit des Codes.

Da die Neuentwicklung von Hardware-Plattformen einen sehr hohen Kostenfaktor darstellt und zudem die Qualifizierung der Bauelemente für den Automotive-Sektor einen sehr großen zeitlichen Aufwand beinhaltet, sollten bestehende Hardware-Plattformen möglichst lange verwendet werden können.

Da gleichzeitig allerdings aufgrund von Innovationen immer mehr Funktionen und Protokollschichten auf der gleichen, physisch nicht erweiterbaren Plattform implementiert werden müssen, werden hier besonders hohe Ansprüche an die Entwicklung von optimierten Code gestellt. Dies ist nur mit Hilfe eines integrierten Qualitätsmanagement-Systems möglich, das sowohl die Entwicklung einer hoch-optimierten, erweiterbaren Software ermöglicht, als auch betriebswirtschaftliche Komponenten wie Entwicklungszeiten und Integrationsaufwand im Sinne der Kunden steuert und überwacht.

 

telos hat schon sehr früh diesen technologischen Trend erkannt und auf diese Weise in der Entwicklung kombinierter Protokolle eine umfassende Kompetenz erworben. Mit diesem Know-How unterstützen wir seit vielen Jahren namhafte Automobil-Hersteller und Zulieferer im Bereich von Passive Entry / Keyless Go®.

Zudem bieten wir vielfältige Entwicklungsdienstleistungen und Systemberatungen (Automotive-Consulting) rund um dieses Thema an.

 

Keyless Go®  ist ein eingetragenes Warenzeichen der Daimler AG in Stuttgart.