Rozwój motoryzacji zaowocował szeregiem nowości technicznych, które miały za zadanie usprawnić eksploatacje samochodu. Takim przykładem jest system bezkluczykowy, który steruje funkcjami samochodu bez użycia kluczyka mechanicznego. Ale nie ma róży bez kolców, zastosowanie systemu bezkluczykowego w samochodach, wywołało pojawienie się nowego rodzaju sposobu kradzieży takich samochodów, zwane również metoda na walizkę. Trudno sobie to wyobrazić ale pomysłowość złodziei nie ma granic. Okazało się bowiem, że łatwo jest oszukać elektronikę samochodu, który obsługiwany jest bezkluczykowo. W tej sytuacji branża samochodowa szuka sposobów aby zabezpieczyć takie pojazdy przed kradzieżą opisana metodą.
Materiał filmowy nagrany przez policje pokazuje jak szybko odbywa się kradzież samochodu bezkluczykowego, metodą na walizkę: Watch thieves steal car by hacking keyless tech https://www.youtube.com/watch?v=bR8RrmEizVg
Pierwszy patent Toyoty opisuje działanie systemu bezkluczykowego, który jednocześnie jest wykorzystywany do obsługi systemu pomiaru ciśnienia w oponach samochodu. Patent US8843091 Remote keyless entry and tire pressure monitoring radio communication system, receiver, and communication method that switches a reception mode of a receiver between a first reception mode and a second reception mode, TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA, JAPAN. Denso Corporation, Murakami et al., Data patent 23.09.2014, przedstawia system komunikacji radiowej, który obejmuje: odbiornik skonfigurowany do odbioru pierwszej fali radiowej wysłanej zgodnie z systemem zdalnego otwierania pojazdu bez kluczy oraz drugiej fali radiowej wysłanej zgodnie z systemem monitorowania ciśnienia w oponach; oraz jednostkę przełączającą tryby odbioru, tzn. na pierwszy tryb odbioru, w którym odbierana jest pierwsza fala radiowa, gdy wyłącznik zapłonu pojazdu jest wyłączony lub na drugi tryb odbioru, w którym odbierana jest druga fala radiowa, gdy włączony jest wyłącznik zapłonu pojazdu.
W pierwszym trybie odbioru system komunikacji radiowej obejmuje system zdalnego dostępu bezkluczykowego RKE (Remote Keyless Entry). W systemie RKE użytkownik pojazdu obsługuje urządzenie przenośne, aby wysłać falę radiową, która zawiera unikalne informacje, z urządzenia przenośnego do pojazdu. Urządzenie elektroniczne w pojeździe uwierzytelnia urządzenie przenośne na podstawie fali radiowej odbieranej z urządzenia przenośnego, aby umożliwić użytkownikowi zablokowanie lub odblokowanie drzwi. W drugim trybie odbioru system komunikacji radiowej obejmuje również system monitorowania ciśnienia w oponach TPMS (Tire Pressure Monitoring System – artykuł bloga czerwiec 2018). TPMS wykorzystuje urządzenie wykrywające znajdujące się w pojeździe do wykrywania ciśnienia w oponach. Urządzenie wykrywające bezprzewodowo wysyła informacje wskazujące ciśnienie w oponach do urządzenia elektronicznego w pojeździe. Urządzenie elektroniczne w pojeździe monitoruje ciśnienie w oponach na podstawie fali radiowej odbieranej z urządzenia wykrywającego. Zastosowana metoda transmisji sygnałów w omawianym systemie komunikacji radiowej odbywa się w tym samym paśmie częstotliwości i używa tej samej metody modulacji, ale zastosowane sygnały różnią się częstotliwością pasma podstawowego. W odbiorniku sygnał pasma podstawowego, uzyskiwany przez demodulację sygnału radiowego odbieranego przez antenę, jest przekazywany z obwodu detektora do określonego filtra dolnoprzepustowego LPF. Sygnał z filtra LPF, przetwarzany jest do postaci fali prostokątnej w układzie kształtującym, z którego wyprowadzany jako demodulowany sygnał użyteczny. Częstotliwość odcięcia fc, LPF jest zmieniana w zależności od wybranego trybu systemu komunikacji radiowej. FIG.1 – jest blokowym schematem funkcjonalnym przedstawiającym system komunikacji radiowej, według przykładu wykonania; FIG.2 – przedstawia funkcjonalny schemat blokowy odbiornika, według przykładu wykonania; FIG.3 – przedstawia sieć działań pokazującą działanie systemu komunikacji radiowej, według przykładu wykonania.
System komunikacji radiowej zawiera wbudowane urządzenie elektroniczne 100, urządzenie przenośne 200 i urządzenie pomiarowe ciśnienia w oponach 300. Elektroniczne urządzenie samochodowe 100 i urządzenie detekcyjne 300 są zainstalowane w pojeździe. Elektroniczne urządzenie samochodowe 100 zawiera odbiornik 102, elektroniczną jednostkę sterującą bramki G/W 104, ECU 106 kontroli systemu, ECU 110 kontroli pojazdu, zasilacza 112, czujnika prędkości pojazdu 114, obrotomierz 116 i RKE ECU 118. Odbiornik 102, który zawiera mikrokomputer 103 posiada dwie funkcje: pierwsza realizuje odbiornik zdalnego systemu otwierania pojazdu (dalej zwany falą radiową RICE), a druga obsługuje system monitorowania ciśnienia w oponach poprzez odbiornik skonfigurowany do odbioru fali radiowej dla systemu monitorowania ciśnienia w oponach (zwanej dalej falą radiową TPMS). Działanie odbiornika 102 jest kontrolowane przez mikrokomputer 103. Sygnały radiowe RKE różnią się od sygnałów radiowych TPMS częstotliwością powtarzania. Odbiornik 102 przełącza tryb odbioru odbiornika 102 w celu określenia, którą falę radiową należy odbierać, falę radiową RKE lub falę radiową TPMS, na podstawie informacji o pojeździe otrzymanych z G/W ECU 104. Zakres odbieranych częstotliwość obejmuje częstotliwość fali radiowej RICE i częstotliwość fali radiowej TPMS. Możliwość przełączania częstotliwości fal radiowych odbiornika umożliwia odbiornikowi odbieranie fal radiowych o dwóch różnych częstotliwościach.
Odbiornik 102 dekoduje falę radiową RICE odebraną z urządzenia przenośnego 200, co oznacza, że odbiornik 102 określa, czy informacja identyfikacyjna fali radiowej RKE, odpowiada informacji identyfikacyjnej unikalnej dla pojazdu. Jeśli zostanie ustalone, że informacja identyfikacyjna RKE odpowiada informacji identyfikacyjnej unikalnej dla pojazdu, odbiornik 102 rozszyfrowuje falę radiową RKE, aby uzyskać sygnał funkcji, który może obejmować sygnał instrukcji zamka drzwi lub sygnał instrukcji odblokowania drzwi. Odbiornik 102 wysyła sygnał funkcji, otrzymany przez rozszyfrowanie fali radiowej RKE, do ECU sterowania systemem 106. Odbiornik 102 rozszyfrowuje również falę radiową TPMS odebraną z urządzenia pomiarowego 300. Odbiornik 102 wysyła sygnał użyteczny, uzyskany przez rozszyfrowanie sygnału fali radiowej TPMS, do ECU sterowania systemem 106. Sygnał ten zawiera informacje o ciśnieniu w oponach oraz informacje identyfikacyjne koła, dla którego wykryto ciśnienie w oponach. Sygnał ciśnienia może zawierać również informację o temperaturze. Odbiornik 102 odszyfrowuje falę radiową TPMS przed jej odczytem. Sterowana bramka G/W 104 odbiera informacje o pojeździe z ECU sterowania pojazdu 110, która wskazuje, czy przełącznik zapłonu (IG) jest włączony czy wyłączony. Informacje o pojeździe zawierają informacje o prędkości pojazdu wskazujące prędkość pojazdu. Informacje o pojeździe mogą również zawierać informacje o prędkości obrotowej silnika wskazujące prędkość obrotową silnika. G/W ECU 104 wysyła informację pojazdu, uzyskaną z ECU sterowania pojazdu 110, do odbiornika 102. Sygnał żądania odbioru fal radiowych RKE jest wysyłany z 118 ECU RKE do ECU 104 G/W. W oparciu o sygnał funkcji odebrany z odbiornika 102, ECU sterowania systemem 106, steruje silnikiem zamka drzwi (nie pokazano) w celu zablokowania lub odblokowania wszystkich drzwi.
Podobnie ECU sterowania systemem 106 sprawdza sygnał, odebrany z odbiornika 102, w celu uzyskania informacji o ciśnieniu opon kół na podstawie informacji o ciśnieniu w oponach i informacji identyfikujących numer koła. ECU sterowania systemem 106 porównuje ciśnienie w oponach każdego koła z określoną z góry wartością w celu wykrycia koła, którego ciśnienie w oponach jest równe lub niższe niż z góry określona wartość. Z góry określona wartość to wartość ciśnienia w ogumieniu wykorzystana do określenia, czy należy wydać ostrzeżenie, aby powiadomić, że ciśnienie w oponach nie jest wystarczające. Jeśli zostanie wykryte koło, którego ciśnienie w oponach jest równe lub niższe niż z góry określona wartość, ECU sterowania systemem 106 włącza lampkę ostrzegawczą (nie pokazaną) odpowiadającą dla danego koła i wydaje dźwięk brzęczyka (niepokazanego) w celu powiadomienia użytkownika. Możliwe jest również powiadomienie użytkownika inną metodą np. lampki ostrzegawczej i brzęczyka. 36 Bramka G/W ECU 104, system sterowania ECU 106, sterownik pojazdu ECU 110 i RKE ECU 118 są połączone za pośrednictwem magistrali 150. W/w układy komunikują się ze sobą zgodnie z protokołem komunikacyjnym LAN pojazdu, którego przykładem może być Controller Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN) i FlexRay. Urządzenie przenośne 200 ma przełączniki operacyjne 202 i 204. Gdy użytkownik pojazdu naciska przełącznik operacyjny 202 lub 204 urządzenia przenośnego 200, fala radiowa RKE jest wysyłana z urządzenia przenośnego 200. Fala radiowa RKE zawiera sygnał funkcji, jak opisano powyżej. Przełączniki operacyjne 202 i 204 są używane przez użytkownika, jeden do blokowania wszystkich drzwi pojazdu, a drugi do odblokowywania wszystkich drzwi pojazdu. Urządzenie pomiarowe 300 zamontowane jest w każdym kole, gdzie wykrywa ciśnienie w każdej oponie a następnie wysyła informacje o ciśnieniu w oponach razem z informacją identyfikacyjną koła jako sygnały radiowe w regularnych odstępach czasu. Sygnały pomiarowe z kół są wysyłane oddzielnie.
Zgodnie z Fig.2, odbiornik 102 zawiera antenę 1022, filtr pasmowy 1024, wzmacniacz 1026, mikser 1028, obwód oscylacyjny 1030, filtr pasmowo-przepustowy 1032, wzmacniacz 1034, obwód detektora 1036, filtr dolnoprzepustowy LPF jednostka 1038, jednostka sterująca przełączaniem 1046, układ kształtowania kształtu fali 1048 i jednostka odszyfrowywania 1050. Filtr pasmowoprzepustowy 1024 wydziela sygnał pożądanej częstotliwości z fali radiowej RKE lub fali radiowej TPMS, odebranej z anteny 1022, jako sygnał odbiorczy. Wzmacniacz 1026 jest podłączony do filtra pasmowego 1024. Wzmacniacz 1026 wzmacnia sygnał odbiorczy, odebrany z filtra pasmowo-przepustowego 1024, do z góry określonego poziomu. Mikser 1028 jest podłączony do wzmacniacza 1026. Mieszacz 1028 łączy sygnał heterodyny o stałej częstotliwości, generowany przez obwód oscylacyjny 1030, z sygnałem odbiorczym, odbieranym ze wzmacniacza 1026, w celu konwersji sygnału odbiorczego na sygnał częstotliwości pośredniej. Obwód oscylacyjny 1030 generuje sygnał konwersji częstotliwości o stałej częstotliwości i wysyła wygenerowany sygnał do mieszacza 1028. Filtr pasmowo-przepustowy 1032 wydziela sygnał częstotliwości pośredniej o pożądanej częstotliwości z sygnału częstotliwości pośredniej, wyprowadzanego z mieszacza 1028, jako sygnał pośredni. Wzmacniacz 1034 jest podłączony do filtra pasmowego 1032. Wzmacniacz 1034 wzmacnia sygnał pośredni, wyodrębniony przez filtr pasmowo-przepustowy 1032, do z góry określonego poziomu. Obwód detektora 1036 jest podłączony do wzmacniacza 1034. Obwód detektora 1036 wykonuje detekcję sygnału pośredniego, odbieranego ze wzmacniacza 1034, w celu przekształcenia sygnału pośredniego na sygnał pasma podstawowego. Jednostka filtra dolnoprzepustowego 1038 jest połączona z obwodem 1036 detektora. Sygnał pasma podstawowego odebrany z obwodu 1036 detektora jest wysyłany do filtra dolnoprzepustowego RKE 1042 lub filtra dolnoprzepustowego TPMS 1044 poprzez przełącznik selektora 1040, który z kolei jest sterowany przez układ 1046. Częstotliwości odcięcia dwóch filtrów pasma podstawowego, dolnoprzepustowego filtra RKE 1042 i dolnoprzepustowego filtra TPMS 1044 różnią się od siebie. W wielu przypadkach częstość bitów fali radiowej RKE jest niższa niż dla fal radiowych innych systemów. Wynika to z faktu, że priorytetem jest czułość (zasięg komunikacji), a nie czas reakcji. Z drugiej strony częstość bitów fali radiowej TPMS jest w wielu przypadkach ustawiona na wyższą niż prędkość fali dla innych systemów. Wynika to z tego, że priorytetem jest reagowanie na zmianę ciśnienia w oponach, a nie wrażliwość. Częstotliwość odcięcia filtra dolnoprzepustowego RKE 1042 jest ustawiona dla fali radiowej RKE. Częstotliwość odcięcia filtra dolnoprzepustowego TPMS 1044 jest ustawiona dla fali radiowej TPMS. Obwód kształtujący przebieg 1048 jest połączony z dolnoprzepustową jednostką filtrującą 1038. Obwód kształtujący kształt fali 1048 kształtuje przebieg fali sygnału odbieranego z jednostki filtra dolnoprzepustowego 1038 w falę kwadratową. Jednostka odszyfrowująca 1050 jest połączona z obwodem kształtującym przebieg 1048 i ECU 106 sterowania systemem. Deszyfrator 1050 odszyfrowuje falę kwadratową otrzymaną z obwodu kształtującego kształt fali 1048. Układ 1050 określa, czy informacje identyfikacyjne RKE, zawarte w fali radiowej RKE odebranej z urządzenia przenośnego 200, pasują do informacji identyfikacyjnych unikalnych dla pojazdu. Jeżeli zostanie ustalone, że informacje identyfikacyjne RKE są zgodne z informacjami identyfikacyjnymi unikalnymi dla pojazdu, deszyfrator 1050 odszyfrowuje falę radiową RKE, aby uzyskać sygnał funkcji. Dodatkowo, deszyfrator 1050 wysyła sygnał detekcji, otrzymany przez rozszyfrowanie fali radiowej TPMS odebranej z urządzenia detekcyjnego 300, do ECU układu sterowania 106. Mikrokomputer 103, zainstalowany w odbiorniku 102 w celu rozszyfrowania fali radiowej RKE i fali radiowej TPMS, umożliwia odbiornikowi 102 niezależne przetwarzanie fal radiowych wysyłanych i odbieranych ze układów nadawczych. Informacja, wytworzona przez odszyfrowanie fali radiowej RKE lub fali radiowej TPMS, jest wysyłana z odbiornika 102 do ECU sterowania systemem 106. Przykład algorytmu działania systemu komunikacji radiowej według wynalazku przedstawia Fig.3, która ilustruje przede wszystkim działanie jednostki sterującej 1046, podczas przełączana trybów odbiornika 102.
Drugi patent przedstawia propozycje zabezpieczenia samochodu przed kradzieżą prze zastosowanie technologii GPS, który jednoznacznie lokalizuje położenie samochodu względem zadanego miejsca parkingowego.
Aplikacja US2019161058A1 Method and controlling access to a vehicle as well as a system for controlling access to a vehicle, TRW Automative LLC, Lin et al. Data zgłoszenia: 30.05.2109, dotyczy sposobu kontrolowania dostępu do pojazdu z systemem bezkluczykowym. Wiadomo, że zdalne systemy bezkluczykowego otwierania pojazdu (RKE-remote keyless entry) lub pasywne systemy bezkluczykowe PKE ( Passive Key Entry) mogą być podatne na ataki określane jako relay attack theft – retransmisja sygnału pilota samochodowego, zwane również metodą na walizkę (technologii Keyless – bezkluczykowego otwierania i uruchamiania pojazdu). W formie wstępu można przeanalizować poglądowy rysunek ułatwiajacy zrozumienie metody kradzieży na walizkę, który jest zamieszczony w artykule: https://www.thetimes.co.uk/article/high-tech-thieves-use-radio-trick-to-unlock-and-start-your-car-pz98gd3kl
FIG.1 – pokazuje schematycznie system bezkluczykowego otwierania pojazdu podczas kradzieży, według stanu techniki; FIG.2 – przedstawia schematycznie system do kontrolowania dostępu do pojazdu według aplikacji patentowej; FIG.3 – przedstawia schemat blokowy sposobu kontrolowania dostępu do pojazdu według aplikacji patentowej. System otwierania pojazdu bez kluczyka dla pojazdu 1 zawiera stację bazową 2 niskiej częstotliwości LF i odbiornik 3 częstotliwości radiowej RF w pojeździe 1. Ponadto, system zawiera token zabezpieczający 4, na przykład pilot z odbiornikiem LF 5 i nadajnikiem RF 6. W normalnych okolicznościach, gdy użytkownik niosący pilota 4 zbliża się do swojego pojazdu 1 i unosi klamkę drzwi, klamka drzwi zainicjuje stację bazową 2 w celu utworzenia sygnału niskiej częstotliwości LF z określonymi informacjami. remote control central locking system. Sygnał LF powoduje, że odbiornik LF 5 pilota zabezpieczającego 4 włącza się i odbiera informacje ze stacji bazowej 2. Informacja lub odpowiednia odpowiedź na informację jest transmitowana przez nadajnik RF 6 jako wiadomość do odbiornika RF 3 w pojeździe 1. Po weryfikacji wiadomości odpowiedzi, udzielany jest dostęp i pojazd jest odblokowany tzn. otwierany. Sposób kradzieży tzw. atak sztafetowy polega na retransmisji sygnału odpowiedzi odbiornika LF5 pomiędzy dwoma złodziejami T1, T2. Obaj złodzieje T1, T2 mają urządzenia LF/RF 7, 8, które komunikują się ze sobą. Pierwszy złodziej T1 jest blisko pojazdu 1, a drugi złodziej T2 jest blisko użytkownika U pojazdu. Pierwszy złodziej T1 zbliża się do pojazdu 1 i unosi klamkę drzwi, aby rozpocząć zwykłą procedurę wejścia. Urządzenie LF / RF 7 pierwszego złodzieja T1 odbiera informacje przesyłane ze stacji bazowej LF 2 w postaci sygnału LF i wysyła ten komunikat do odpowiedniego urządzenia LF/RF 8 drugiego złodzieja T2 LF/RF 8 drugiego złodzieja T2 z kolei generuje ten sam sygnał LF z tą samą informacją co pojazd 1, ale blisko użytkownika U, tak że pilot zabezpieczający 4 użytkownika U wykonuje te same kroki, jak gdyby był blisko pojazdu 1. Drugi złodziej T2 ze swoim urządzeniem LF/RF 8 odbiera informację RF lub odpowiedź transmitowaną z nadajnika RF 6 pilota zabezpieczającego 4 i przekazuje tę informację z powrotem do urządzenia LF/RF 7 pierwszego złodzieja T1. Urządzenie LF/RF 7 pierwszego złodzieja T1 wysyła następnie tę samą informację RF lub odpowiedź do odbiornika 3 RF pojazdu 1. W tym przypadku dla pojazdu 1 wydaje się, że pilot 4 znajduje się w pobliżu, a więc automatyka pojazdu otwiera go pomimo, że użytkownik U znajduje się daleko od pojazdu 1. Sposób kontroli dostępu do pojazdu według aplikacji zapewnia realizacje systemu wyposażonego w nadajnik-odbiornik połączony operacyjnie z modułem sterującym pojazdu oraz z urządzeniem mobilnym, które posiadają moduły GPS oraz moduły komunikacji bezprzewodowej. Istota rozwiązania polega na przechowywaniu bieżącej lokalizacji GPS pojazdu powiązanej z miejscem, w którym pojazd jest zaparkowany w systemie oraz kontroli położenia GPS urządzenia mobilnego w przypadku gdy znajduje się poza z góry określoną odległością od zapisanej lokalizacji GPS pojazdu. Oznacz to, że realizowana jest blokada dostępu do pojazdu, gdy urządzenie mobilne znajduje się poza ustaloną odległością, w stosunku do danego pojazdu, co może skutecznie zapobiec tzw. atakom sztafetowym.
Polska propozycja patentowa w tej materii jest dość oryginalna i proponuje blokadę pilota systemu bezkluczykowego, która selektywnie odcina zasilanie pilota w zależności od wyboru użytkownika. Zgłoszenie patentowe W.127799 Optymalizator zużycia baterii, ADS S.C. Kowalik L., Włodarczyk B., Data zgłoszenia: 07.12.2017 przedstawia układ optymalizatora zużycia baterii, kontrolującej zakres pobieranej energii z baterii układ pilota samochodowego w czasie spoczynku.
Znane są w stanie techniki systemy bez kluczykowego aktywowania pojazdu za pomocą pilotów przesyłających kod autoryzujący do pojazdu. Wada w/w systemów jest to, że pilot wysyła kod autoryzacyjny na żądanie pojazdu, bez znaczenia czy pilot znajduje się w pobliżu pojazdu czy nie. Złodziej samochodów wykorzystując metodę przekaźnika sygnałów radiowych, gdzie jeden odbiera kod autoryzacyjny w pobliżu pilota , a drugi autoryzuje wejście i aktywacje pojazdu przez złodzieja znajdującego się przy pojeździe. W związku z powyższym dla zabezpieczenia anty kradzieżowego piloty mają technicznie ograniczony zasięg, zazwyczaj do 1m, co powinno skutecznie uniemożliwiać przechwycenie kodów autoryzacji. Znane są domowe sposoby zabezpieczenia pilota polegające na umieszczeniu go wewnątrz puszki metalowej , która ogranicza emisje fal radiowych emitowanych przez pilota. Wada tego rozwiązania jest utrudnienie podczas używania pilota, który przez użyciem musi być wyjęty z puszki. Problem zabezpieczenia pilota został rozwiązany według wynalazku poprzez zastosowanie kieszonki w formie klipsa na baterie pilota, który zamyka obwód baterii poprzez układ elektroniczny w skład którego wchodzi co najmniej jeden czujnik ruch, korzystnie w postaci czujnika przyspieszenia i/lub żyroskopu oraz zawór elektroniczny, który stanowi pomost pomiędzy układem zasilanego pilota a umieszczona wewnątrz baterią . Zaletą rozwiązania jest to, że kieszonka Rys127799 stanowi elastyczny obwód drukowany (FLEX), korzystnie dwuwarstwowy, wykonany w technologii giętkiej, która zapewnia możliwość dopasowania do szerokiej gamy baterii i różnych modeli pilotów. Dodatkowo kieszonka wyposażona jest w układ elektroniczny z mikrokontrolerem umożliwiającym analizę ruch pilota w czasie rzeczywistym co zapewnia weryfikacje żądanego stanu pracy pilota.