DE102007059347A1

DE102007059347A1 - Vehicle data transmission method for data detection station, involves converting data into optical signal in vehicle-internal optical free jet transceiver and radiating data to external optical free jet transceiver of data detection station

Info

Publication number: DE102007059347A1
Application number: DE200710059347
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Braun; Martin Franke; Alla Heidenreich; Tobias Layer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: DE102007059347B4

Abstract

The method involves transmitting data stored on a radio frequency identification tag (8) to a vehicle-internal radio frequency identification reader (4) with radio waves. The data is transmitted from the reader to a vehicle-internal optical free jet transceiver (5). The data is converted into an optical signal in the vehicle-internal optical free jet transceiver and radiated to an external optical free jet transceiver (7) of a data detection station (3). The radio frequency identification tag is supplied with energy by the reader. An independent claim is also included for a device for transmission of data of a vehicle to a data detection station.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Daten eines Fahrzeugs an eine Datenerfassungsstation. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for transmitting data of a Vehicle to a data collection station. The invention relates further to an apparatus for carrying out the method.

Eine automatische Identifizierung von Verkehrsteilnehmern kann vielseitig eingesetzt werden, beispielsweise zur Identifizierung eines Verkehrsteilnehmers, der gegen Verkehrsregeln verstößt, zur Identifizierung von Gefahrguttransportern auf kritischen Straßenabschnitten, wie beispielsweise Tunneleinfahrten, zur Identifikation und als Bezahlsystem an gebührenpflichtigen Autobahnen oder als automatische Zugangskontrolle für ein Firmengelände.A Automatic identification of road users can be versatile be used, for example to identify a road user, which violates traffic rules, for identification of dangerous goods transporters on critical road sections, such as Tunnel entrances, for identification and payment system to chargeable Highways or as automatic access control for a company premises.

Bisher erfolgt eine automatische Identifizierung von Fahrzeugen beispielsweise mittels ANPR („automatic number plate recognition”). Hierbei wird das Kennzeichen eines Fahrzeugs mit einer Videokamera graphisch erfasst und anschließend zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zum Abgleich mit Fahndungslisten, digitalisiert.So far An automatic identification of vehicles takes place, for example by means of ANPR ("automatic number plate recognition "). This is the license plate of a vehicle with a video camera recorded graphically and then for further processing, for example for comparison with wanted lists, digitized.

In jüngster Zeit werden auch sogenannte RFID-Plaketten (Plakette zur „Radio Frequency Identification"), auf denen die Identifikationsdaten hinterlegt sind, zur Identifizierung von Fahrzeugen eingesetzt. RFID ist eine Technologie, die es ermöglicht, digital gespeicherte Informationen unter Nutzung von Radiowellen kontaktlos auszulesen. Es existieren zwei Bauformen von RFID-Plaketten: Sogenannte „aktive" RFID-Plaketten sind batteriebetrieben, wohingegen sogenannte „passive" RFID-Plaketten die Energie zur Versorgung ihres Mikrochips aus den empfangenen Funkwellen beziehen.In recently, Time is also called so-called RFID plaques (badge to "Radio Frequency Identification "), on which the identification data are stored, for identification used by vehicles. RFID is a technology that enables digital stored information using radio waves contactless read. There are two types of RFID tags: So-called "active" RFID tags are battery-powered, whereas so-called "passive" RFID plaques provide the energy for supply of their microchip from the received radio waves.

Bei der Übertragung von Fahrzeug-Daten muss der fahrzeugseitige Datensender mindestens eine Reichweite von etwa 10 bis 20 m sowie eine ausreichend hohe Übertragungsrate haben, um eine sichere Datenübertragung, insbesondere von einem fahrenden Fahrzeug aus, zu gewährleisten. Daher werden zur automatischen Identifizierung von Fahrzeugen mittels RFID bisher allenfalls aktive RFID-Plaketten eingesetzt, die im Vergleich zu passiven RFID-Plaketten eine wesentlich höhere Reichweite haben.at the transmission of vehicle data, the vehicle-side data transmitter must have at least one Range of about 10 to 20 m and a sufficiently high transmission rate have to secure data transfer, especially from a moving vehicle to ensure. Therefore, to automatically identify vehicles using RFID used so far at best active RFID plaques, which in the Compared to passive RFID tags a much higher range to have.

Solche aktive RFID-Plaketten sind aber vergleichsweise teuer. Zudem ist eine Fahrzeugidentifikation mittels aktiver RFID-Plaketten vergleichsweise wartungsintensiv, da die RFID-Plakette ohne eigene Batterie nicht funktioniert, und somit die Batterie – oder bei integrierten Lösungen die gesamte Plakette – in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden muss.Such however, active RFID tags are comparatively expensive. In addition is a vehicle identification by means of active RFID tags comparatively maintenance-intensive, because the RFID badge does not work without its own battery, and thus the battery - or with integrated solutions the entire badge - in exchanged at regular intervals must become.

Um Energie zu sparen, befindet sich eine aktive RFID-Plakette normalerweise im Ruhezustand und wird nur nach einem speziellen Aktivierungssignal aktiviert. Daher kann bei Einsatz einer aktiven RFID-Plakette ferner das Problem bestehen, dass sie durch einen sogenannten „Denial-of-Service-Angriff" außer Funktion gesetzt werden kann. Hierbei wird die RFID-Plakette in Manipulationsabsicht durch permanentes Anfragen zum Senden von Daten gezwungen, und so die Batterie der RFID-Plakette entleert.Around To save energy, an active RFID badge is usually located at rest and will only after a special activation signal activated. Therefore, when using an active RFID tag further the problem is that they are disabled by a so-called "denial-of-service attack" can be set. Here, the RFID badge is in manipulation intent forced by permanent requests to send data, and so on emptied the battery of the RFID tag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung von Daten eines Fahrzeugs anzugeben, das flexibel und einfach handhabbar ist und eine sichere Datenübertragung erlaubt. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung anzugeben.Of the Invention is based on the object, a method for transmission indicate data of a vehicle that is flexible and easy to handle is and a secure data transfer allowed. The invention is further based on the object, a to carry out Specify the device particularly suitable device.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, die auf einer RFID-Plakette hinterlegten Daten eines Fahrzeugs zunächst über eine Radiofrequenz(RF)-Übertragungs strecke an ein im Fahrzeug befindliches RFID-Lesegerät zu übertragen. Von dort aus werden die Daten an einen fahrzeuginternen optischen Freistrahl-Transceiver weitergeleitet. Durch den Freistrahl-Transceiver werden die Daten in ein optisches Signal umgewandelt und über eine optische Freistrahl-Übertragungsstrecke an einen externen optischen Freistrahl-Transceiver einer, insbesondere ortsfesten, Datenerfassungsstation ausgestrahlt. Bei den zu übertragenden Daten handelt es sich insbesondere um Identifikationsdaten zur Identifizierung des Fahrzeugs, eines Gefahrenguts, oder ähnlichem.Regarding the Method, this object is achieved by the features of the claim 1. Thereafter, it is provided that deposited on an RFID badge Data of a vehicle first over a Radiofrequency (RF) transmission line to transmit to an in-vehicle RFID reader. From there, the Data to an in-vehicle optical beam transmitter forwarded. By the free jet transceiver, the data converted into an optical signal and an optical free-jet transmission path to a external optical free jet transceiver a, in particular stationary, data acquisition station broadcast. In the to be transferred Data are, in particular, identification data for identifying the Vehicle, a dangerous goods, or similar.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die RFID-Daten-übertragung nur in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs, nämlich von der RFID-Plakette zu einem im Fahrzeug befindlichen RFID-Lesegerät. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine kostengünstige RFID-Plakette mit geringer Reichweite zur Speicherung der Daten eingesetzt werden.at the method according to the invention the RFID data transmission takes place only in the immediate vicinity of the vehicle, namely the RFID badge to an in-vehicle RFID reader. hereby may advantageously be a low cost low cost RFID tag used to store the data.

Die Übertragung der Daten vom Fahrzeug zur Datenerfassungseinheit erfolgt dann mittels optischer Freistrahl-Datenübertragung. Eine solche Freistrahl-Datenübertragung ist wesentlich effizienter als eine herkömmliche RF-Übertragung. Dieser Effizienzgewinn kann vorteilhaft in die verschiedenen übertragungsparameter wie Sendeleistung, Distanzen und Datenrate investiert werden. Insbesondere die Datenrate kann mit optischen Technologien erheblich gesteigert werden, bis zu einigen Gigabit pro Sekunde. Damit eignet sich die optische Freistrahlkommunikation besonders zur Übertragung von Daten eines mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise 100 km/h, fahrenden Fahrzeugs.The transmission of the data from the vehicle to the data acquisition unit then takes place by means of optical free-jet data transmission. Such free jet data transmission is much more efficient than a conventional RF transmission. This efficiency gain can be advantageously invested in the various transmission parameters such as transmission power, distances and data rate. In particular, the data rate can be significantly increased with optical technologies, up to a few gigabits per second. Thus, the optical free-jet communication is particularly suitable for the transmission of data at a high speed, for example 100 km / h, moving vehicle.

Vorteilhafterweise wird zur Speicherung der Daten eine passive RFID-Plakette eingesetzt, die durch das RFID-Lesegerät mit Energie versorgt wird. Eine solche passive RFID-Plakette ist wartungsfrei und langlebig. Auch durch einen sogenannten „Denial-of-Service-Angriff" kann die RFID-Plakette nicht außer Funktion gesetzt werden, da sie nicht mit einer eigenen Batterie versehen ist.advantageously, is used to store the data a passive RFID badge, through the RFID reader is energized. Such a passive RFID badge is maintenance-free and durable. Even through a so-called "denial of service attack", the RFID badge not except Function can be set as they do not have their own battery is provided.

Zweckmäßigerweise werden die auf der RFID-Plakette hinterlegten Daten bei einer Frequenz von 13,56 MHz an das RFID-Lesegerät übertragen. Dies ermöglicht den Einsatz von gängigen, insbesondere standardisierten, RFID-Plaketten zur Speicherung der Daten.Conveniently, The data stored on the RFID tag will be stored at a frequency of 13.56 MHz transmitted to the RFID reader. This allows the use of common, in particular standardized, RFID plaques for storing the Dates.

Bevorzugt wird die RFID-Plakette an einem Nummernschild, an einer Gefahrgutplakette oder einer sonstigen ähnlichen Identifizierungsplakette des Fahrzeugs angebracht. Wird die RFID-Plakette beispielsweise am Nummernschild angebracht, kann die Hinterlegung der Daten zweckmäßigerweise bei der Zulassung des Fahrzeugs durch die Zulassungsbehörde erfolgen. Das RFID-Lesegerät ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Nummernschilds bzw. der Plakette, insbesondere dahinter angebracht, sodass die Daten durch die kurze Übertragungsstrecke besonders fehlersicher von der RFID-Plakette an das RFID-Lesegerät übertragen werden.Prefers The RFID badge is attached to a license plate, on a dangerous goods badge or any other similar Identification badge of the vehicle attached. For example, if the RFID badge becomes attached to the license plate, the deposit of the data may expediently when the vehicle is registered by the approval authority. The RFID reader is preferred close the number plate or badge, in particular behind it, so that the data through the short transmission distance especially fail-safe transmitted from the RFID tag to the RFID reader.

In einer vorteilhaften Variante werden zur Datenübertragung auf der Freistrahl-Übertragungsstrecke Kommunikationslaser eingesetzt, die Lichtwellen im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich erzeugen. In einer besonders vorteilhaften Alternativausführung des Verfahrens greift der Freistrahl-Transceiver zur Datenübertragung auf mindestens einen Scheinwerfer des Fahrzeugs zu. Die Freistrahlübertragung erfolgt also über die gewöhnliche Fahrzeugbeleuchtung, z. B. über Scheinwerfer-LEDs. Dem von dem Scheinwerfer erzeugten sichtbaren Licht werden hierbei die Daten sozusagen aufmoduliert, beispielsweise in Form einer für das menschliche Auge nicht wahrnehmbaren Fluktuation der Lichtintensität. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher optischer Sender am Fahrzeug angebracht werden muss. Wiederum alternativ können für die Datenübertragung und Beleuchtungszwecke verschiedene Leuchtkörper vorgesehen sein, die aber in einem Scheinwerfer integriert sind. Ein solcher Scheinwerfer umfasst beispielsweise zusätzlich zu einer Anzahl von gewöhnlichen Beleuchtungs-LEDs einen Kommunikationslaser zur Datenübertragung.In an advantageous variant for data transmission on the free-jet transmission path Communication laser used, the light waves in the visible, ultraviolet or generate infrared spectral range. In a particularly advantageous Alternatively execution of the method uses the free-jet transceiver for data transmission on at least one headlight of the vehicle too. The free jet transmission is done over the ordinary Vehicle lighting, z. B. over Headlight LEDs. The visible generated by the headlight In this case, the data is light-modulated, as it were, for example in the form of a for the human eye imperceptible fluctuation of light intensity. This has the advantage that no additional optical transmitter must be attached to the vehicle. Again, alternatively can for data transmission and illumination purposes, various luminous bodies may be provided, however integrated in a headlight. Such a headlight includes, for example, additionally to a number of ordinary ones Illumination LEDs a communication laser for data transmission.

Vorteilhafterweise wird die Authentizität der RFID-Plakette nach einem Challenge-Response-Protokoll überprüft. Bei einem solchen Challenge-Response-Verfahren wird durch eine mit dem externen optischen Freistrahl-Transceiver datenübertragungstechnisch verbundene Applikation der Datenerfassungsstation eine zufällige Aufforderung („Challenge") an die RFID-Plakette gesendet. Von der RFID-Plakette wird über einen Kryptoalgorithmus und einen in der RFID-Plakette gespeicherten, individuellen, geheimen Schlüssel eine Antwort („Response") erzeugt und an die Applikation der Datenerfassungsstation zurück geschickt. Von der Applikation wird abschließend die Antwort auf deren Korrektheit geprüft. Ist die Antwort korrekt, dann wird die RFID-Plakette als authentisch identifiziert. So können selbst bei einer unverschlüsselten Übertragung keine geheimen Informationen aus der RFID-Plakette extrahiert werden. Dadurch wird insbesondere auch unterbunden, diese Informationen zu nutzen, um RFID-Plaketten zu klonen oder zu fälschen.advantageously, becomes the authenticity the RFID badge checked for a challenge-response protocol. at Such a challenge-response procedure is by a with the external optical freewheel transceiver associated with data transmission Application of the data collection station a random request ("Challenge") to the RFID badge Posted. The RFID badge is about a crypto algorithm and an individual, secret, stored in the RFID tag key generates and sends a response ("Response") the application of the data collection station sent back. From the application will be final checked the answer to their correctness. If the answer is correct, then the RFID badge is identified as authentic. So can yourself with an unencrypted transmission none secret information extracted from the RFID badge. This also prevents, in particular, this information to use to clone or fake RFID badges.

Um den Datenschutz alternativ oder zusätzlich noch weiter zu erhöhen, werden in einer weiteren Variante des Verfahrens die Daten zwischen der RFID-Plakette und der Applikation der Datenerfassungsstation verschlüsselt übertragen. Ausschließlich eine berechtigte Datenerfassungsstation ist dabei in der Lage, die empfangenen Daten zu entschlüsseln, sodass eine besonders gute Datensicherheit gewährleistet wird.Around the data protection alternatively or additionally to be further increased in a further variant of the method, the data between the RFID sticker and the application of the data acquisition station encrypted transfer. Exclusively a legitimate data collection station is able to do this to decrypt received data, so that a particularly good data security is guaranteed.

In einer weiteren Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass das in Kombination mit einer passiven RFID-Plakette eingesetzte RFID-Lesegerät während des Stillstands des Fahrzeugs deaktiviert wird. Anders als im Fahrbetrieb, in dem die RFID-Plakette über das interne RFID-Lesegerät mit Energie versorgt wird, ist im Stillstand somit auch die RFID-Plakette deaktiviert. Die passive RFID-Plakette kann aber dennoch optional über ein mobiles RFID-Lesegerät direkt ausgelesen werden.In a further variant of the method is provided that the RFID reader used in combination with a passive RFID tag during the Standstill of the vehicle is deactivated. Unlike in driving, in which the RFID badge over the internal RFID reader is supplied with energy, is thus at a standstill, the RFID badge disabled. The passive RFID badge can still optionally via a mobile RFID reader be read out directly.

Bezüglich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Da nach umfasst die Vorrichtung ein im Fahrzeug befindliches RFID-Lesegerät zum Einlesen der auf einer RFID-Plakette gespeicherten Daten, sowie einen, mit dem RFID-Lesegerät datenübertragungstechnisch verbundenen, fahrzeuginternen optischen Freistrahl-Transceiver zur Ausstrahlung der Daten an eine, mit einem externen optischen Freistrahl-Transceiver versehene, Datenerfassungsstation.Regarding the Device, the above object is achieved by the invention the features of claim 10. Then, the device comprises a In-vehicle RFID reader for reading on a RFID tag stored data, as well as one, with the RFID reader data transmission technology connected, in-vehicle optical beam receiver transceiver Broadcasting the data to, with an external optical free-jet transceiver provided, data collection station.

Die Vorrichtung ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, die Daten des Fahrzeugs gemäß dem oben beschriebenen Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an die Datenerfassungsstation zu übertragen.The In this case, the device is in particular designed to store the data of the Vehicle according to the above described method according to one of claims 1 to 9 to the data acquisition station transferred to.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 1 zur Übertragung von Daten D eines – nur teilweise in grob schematischer Ansicht von oben dargestellten – Fahrzeugs 2 an eine Datenerfassungsstation 3.Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to a drawing erläu closer tert. Therein, the single figure shows a schematic representation of a device 1 for the transmission of data D of a - only partially in a rough schematic view from above - vehicle 2 to a data collection station 3 ,

Die Vorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen ein im Fahrzeug 2 befindliches RFID-Lesegerät 4 und einen fahrzeuginternen optischen Freistrahl-Transceiver 5, der zur Ausgabe eines auszustrahlenden optischen Signals mit einem Scheinwerfer 6 des Fahrzeugs 2 gekoppelt ist.The device 1 essentially includes one in the vehicle 2 located RFID reader 4 and an in-vehicle, open beam transceiver 5 for emitting an optical signal to be emitted with a headlight 6 of the vehicle 2 is coupled.

Die z. B. am Straßenrand fest installierte Datenerfassungsstation 3 umfasst einen externen optischen Freistrahl-Transceiver 7.The z. B. on the roadside permanently installed data collection station 3 includes an external free jet optical transceiver 7 ,

Die Daten D sind auf einer RFID-Plakette 8 hinterlegt, die an einem Nummernschild 9 des Fahrzeugs befestigt ist. Von der RFID-Plakette 8 werden die Daten D über eine Funkübertragungsstrecke RF an das unmittelbar hinter dem Nummernschild 9 angebrachte RFID-Lesegerät 4 übertragen. Von dem RFID-Lesegerät 4 werden die Daten D über einen ersten Datenkanal DK1 an den fahrzeuginternen Freistrahl-Transceiver 5 übertragen. Durch den fahrzeuginternen Freistrahl-Transceiver 5 werden die Daten D in ein optisches Signal umgewandelt und mithilfe des Scheinwerfers 6 über eine Freistrahlübertragungsstrecke FK an den externen optischen Freistrahl-Transceiver 7 der Datenerfassungsstation 3 übertragen.The data D is on an RFID tag 8th deposited at a license plate 9 of the vehicle is attached. From the RFID badge 8th the data D are transmitted via a radio link RF to the immediately behind the license plate 9 attached RFID reader 4 transfer. From the RFID reader 4 the data D are transmitted via a first data channel DK1 to the in-vehicle, free-jet transceiver 5 transfer. Through the in-vehicle free-jet transceiver 5 The data D is converted into an optical signal and using the headlight 6 via a free-jet transmission path FK to the external optical free-jet transceiver 7 the data collection station 3 transfer.

Durch diesen Freistrahl-Transceiver 7 werden die Daten D aus dem optischen Signal extrahiert und über einen zweiten Datenkanal DK2 an eine Auswerteeinheit 10 übertragen, die mittels einer (Software-)Applikation die Daten D verarbeitet.Through this free jet transceiver 7 the data D are extracted from the optical signal and via a second data channel DK2 to an evaluation unit 10 transferred, which processes the data D by means of a (software) application.

Claims

Method for transmitting data (D) of a vehicle ( 2 ) to an external free-jet optical transceiver ( 7 ), data collection station ( 3 ), in which the on an RFID badge ( 8th ) stored data (D) with radio waves to an in-vehicle RFID reader ( 4 ), from there to an in-vehicle optical free-jet transceiver ( 5 ), where they are converted into an optical signal and to the external optical free-jet transceiver ( 7 ) of the data collection station ( 3 ) are broadcast.

Method according to claim 1, characterized in that the RFID tag ( 8th ) by the RFID reader ( 4 ) is energized.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the data (D) of the RFID tag ( 8th ) are transmitted at a frequency of 13.56 MHz.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the RFID badge ( 8th ) on a license plate ( 9 ), a dangerous goods badge or other identification badge of the vehicle ( 2 ) is attached.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the RFID reader ( 4 ) in the vicinity of the RFID sticker ( 8th ), in the case of the arrangement according to claim 4, in particular behind the license plate ( 9 ), the Dangerous Goods badge or other identification badge.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the data (D) on the part of the in-vehicle, free-jet transceiver ( 5 ) with a headlight ( 6 ) of the vehicle ( 2 ) are broadcast.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the authenticity of the RFID sticker ( 8th ) is checked for a challenge-response protocol.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the data (D) transmitted encrypted become.

Method according to one of claims 2 to 8, characterized in that the RFID reader ( 4 ) during the stoppage of the vehicle ( 2 ) is deactivated.

Contraption ( 1 ) for transmitting data (D) of a vehicle ( 2 ) to an external free-jet optical transceiver ( 7 ) provided data collection station ( 3 ), with an RFID reader ( 4 ) for reading in on an RFID sticker ( 8th stored data (D), and with one, with the RFID reader ( 4 ), in-vehicle optical free-jet transceivers ( 5 ), to transmit the data (D) to the data collection station ( 3 ).

Contraption ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the device ( 1 ) is adapted to transmit the data (D) according to the method of any one of claims 1 to 9.

Using one with an external open-beam optical transceiver ( 7 ) provided data collection station ( 3 ) in the method according to any one of claims 1 to 9.