UWB: Das Auto erkennt seinen Besitzer am Hüftschwung
Der Fahrer geht zu einem Auto, das am Fischmarkt in Hamburg an der Elbe parkt. Etwa einen Meter davor vollführt er eine knappe Drehung mit der Hüfte – und das Türschloss wird entriegelt. Anschließend führt er einen Anhängerdummy an das Fahrzeug. Kurz bevor die Kupplung am Auto ist, öffnet sich eine Klappe und die Kupplung fällt heraus. Was der Chiphersteller NXP und der Automobilkonzern Volkswagen (VW) an diesem Tag präsentieren, soll das sichere Funkschließsystem der Zukunft sein, das nicht nur den Autoschlüssel überflüssig macht.
Immer wieder demonstrieren es Sicherheitsforscher: Funkschlüssel sind mit sogenannten Relay-Station-Attacken zu knacken. Dabei wird der Schlüssel des Besitzers ausgelesen und dem Auto wird vorgegaukelt, dass der Schlüssel sich in der Nähe des Autos befindet. So können die Türen geöffnet werden, obwohl der Besitzer gar nicht da ist. Gerade erst hat ein belgisches Team den Keyfob von Tesla überlistet .
Das soll bei diesem Schließsystem, das auf dem Ultrabreitband-Standard(öffnet im neuen Fenster) (Ultra-wideband, UWB) basiert, systembedingt unmöglich sein.
Das System arbeitet mit einer Laufzeitmessung statt wie bisher mit einer Messung der Signalstärke. Es wird eine verschlüsselte Nachricht zwischen Schlüssel und Fahrzeug ausgetauscht, die mit Lichtgeschwindigkeit übertragen, dann bearbeitet und wieder zurückgeschickt wird. Die Gegenstelle weiß, wie lange es dauert, das Signal zu verarbeiten. Aus der Laufzeit, bis das Echo wieder da ist, kann die exakte Entfernung berechnet werden. Mit mehreren Chips im Auto lässt sich die Position des Schlüssels zentimetergenau bestimmen.
Diese Entfernungsmessung mit Lichtgeschwindigkeit könne nicht ausgehebelt werden, sagt NXP-Technikchef Lars Reger im Gespräch mit Golem.de. Zusammen mit dem Austausch der verschlüsselten Nachricht, der Schlüsselgeheimnisse, wird dann wie heute auch die Tür entriegelt.
Das Konzeptfahrzeug hat VW aber nicht nur mit einem Schlüssel, sondern auch noch biometrisch gesichert. Ein Dieb, der den Autoschlüssel hat, würde es trotzdem nicht öffnen können. Der Fahrer wiederum braucht den Schüssel nicht aus der Tasche zu ziehen, um das Auto zu öffnen. Das Merkmal sind seine Bewegungen. Sie werden von seinem Smartphone erfasst – von dessen Beschleunigungssensoren und von Gyroskopen, also Kreiselinstrumenten(öffnet im neuen Fenster) . Das Smartphone teilt dem Schlüssel mit, dass die Person, die gerade eine bestimmte Bewegung oder Gesten vor dem Auto durchgeführt hat, berechtigt ist, das Auto zu öffnen, und der Schlüssel funkt dem Schloss den Befehl zum Entriegeln.
Ein Gestenerkennungssystem gibt es schon bei VW: Easy Open(öffnet im neuen Fenster) . Mit einer Kickgeste öffnet der Fahrer hier den Kofferraum. Bei dem neuen System kann er seine Sesam-öffne-dich-Geste selbst wählen. Das kann eben eine Drehung der Hüfte sein. Mit dem Fuß zu wippen, ihn anzuheben oder auf das Smartphone zu tippen, sollen ebenso möglich sein. Der Fahrer kann auch mehrere Gesten hinterlegen und je nach Lust und Laune wählen, welche er ausführt, um sein Auto zu öffnen.
"Wir werden nicht sagen: Mache bitte diese Drehung oder bewege dich so, sondern wir lernen das an" , sagt Bernd Ette im Gespräch mit Golem.de. "Wir sagen am Anfang: Mache deinen normalen Ablauf, das Auto erkennt dich von sich aus. In einem Abstand von circa zwei Metern von den Türen erkennt es: Da ist eine Geste ausgeführt worden." Ette ist in der Vorentwicklung bei VW tätig und hat das Konzeptfahrzeug aufgebaut. Verschlossen wird das Auto automatisch, wenn der Fahrer weggeht. "Das kriegen wir mit UWB sehr gut hin" , sagt Ette.
Ein Chip als Autoschlüsselersatz
Die Datenverarbeitung und -übertragung funktionieren mit einem kleinen Chip, den NXP entwickelt hat. Der Clou daran sei die Antenne, die nur etwa zwei mal drei Millimeter groß sei, sagt NXP-Technikchef Lars Reger. Der Chip könne in so ziemlich jedes digitale Gerät verbaut werden, bis hin zum Smartphone oder zur Smartwatch.
Dann wird auch kein eigener Schlüssel mehr gebraucht: Das digitale Gerät übernimmt den Part – nicht nur den des Autoschlüssels, sondern auch anderer Geräte. Chip statt Schlüssel, das wäre für den Chip-Hersteller NXP ein gutes Geschäft: "Stellen Sie sich vor, weltweit würde jeder Schlüsselbund durch so einen Ultra-Wideband-Chip ersetzt, dann ist das natürlich auch schon ein Markt, der selbst für einen Volumen-Halbleiterhersteller sehr interessant ist" , sagt Reger.
Der UWB-Standard ist schon etwas älter und wurde bereits für verschiedene Anwendungen vorgesehen. Aber so richtig etablieren, etwa als drahtlose Monitorverbindung , konnte er sich nicht. Das will ein neues Konsortium ändern, dem neben NXP unter anderem die Gerätehersteller Sony und Samsung, Assa Abloy, ein Hersteller von Schließlösungen und Sicherheitssystemen, und der Technologiekonzern Bosch angehören. Weitere sollen folgen.
Das Konsortium heißt Fira, was für Fine Ranging, genaue Ortung, steht. Das beschreibt auch das Anwendungsgebiet, das sich die Mitglieder vorstellen. "Das ist eine tolle Technologie: Ich habe eine superexakte Positionierung dabei" , sagt Maik Rohde, Leiter Karosserie, Elektronik, Komponenten bei VW, im Gespräch mit Golem.de. "Ich habe eine sichere Datenübertragung, ich habe extrem geringen Stromverbrauch." Das sei sehr gut für den Diebstahlschutz. Der sei aber ohnehin selbstverständlich und werde von den Käufern erwartet.
Für das in Hamburg gezeigte Konzeptfahrzeug haben sich VW-Entwickler Ette und seine Kollegen zwei weitere Funktionen überlegt und umgesetzt, die auf der UWB-Technik basieren. So haben die Entwickler auch eine Babyschale mit einem UWB-Chip ausgestattet. Wird sie auf den Beifahrersitz gestellt, wird sie vom Auto erkannt und daraufhin der Seiten-Airbag ausgeschaltet. Wird sie entfernt, wird der Airbag wieder aktiviert. Zudem erkennt das System, ob die Babyschale richtig auf dem Sitz positioniert wurde oder in einem zu flachen oder zu steilen Winkel. Bei dem Konzeptfahrzeug ist auf der Fahrerseite an der B-Säule ein Display angebracht, auf dem das angezeigt wird.
Auf eine genaue Positionierung kommt es bei der zweiten Anwendung an: Ettes Mitarbeiter schiebt einen Anhängerdummy heran. Auch er ist mit einem UWB-Chip ausgestattet. Als er nur noch wenige Zentimeter vom Auto weg ist, öffnet sich eine Klappe und die Anhängerkupplung kommt heraus. Wird der Hänger entfernt, fällt die Kupplung wieder herunter.
Doch die Techniker denken schon weiter.
Gestenerkennung ist auch für Haustüren denkbar
An einen Anhänger-Assistenten zum Beispiel, der genau an den Anhänger heranfährt, analog zu einem Parkassistenten: "Die Sollposition kommt beim Park-Lenk-Assistenten durch die Ultraschallsensoren und die Parklücke" , beschreibt Rohde. "Bei dieser Technologie könnte die Sollvorgabe, wo das Auto hinkommen soll, über die exakte Positionierung kommen: Da ist die Deichsel des Anhängers, die Kupplung ist da, und dann erfolgen Lenkeingriffe vollautomatisch, so dass am Ende der Kopf von der Anhängerkupplung direkt unter dem Gegenstück vom Anhänger sitzt."
Auch Reger glaubt an Schließsysteme, auf denen Komfortlösungen aufsetzen. "Sie sichern Ihr Haus und Ihr Auto, aber es sieht für Sie persönlich so aus, als wäre das alles offen" , sagt er. Im Haus könne das Licht im jeweiligen Raum aufleuchten oder die Lieblingsmusik spielen. Die Musik könne dem Bewohner dann von Raum zu Raum folgen. "Das kann man beliebig ausbauen, wenn man die Möglichkeiten von Ultra Wideband hat."
Die erste Anwendung wird jedoch ein Schloss für ein Auto sein, und die soll laut den VW-Vertretern noch dieses Jahr in einem Volumenmodell in Serie kommen. Welches Fahrzeug es sein wird, dessen Türen sich künftig mit einem Hüftschwung oder einer kreativeren Geste öffnen lassen werden, wollten sie jedoch nicht verraten.