本发明为场叠加装置、系统及其方法。对车辆基站和应答器之间的无线通信进行认证。根据一个或多个实施例，使用由针对至少两个迭代周期的不同叠加因子倍增的驱动电路分别驱动包括至少一个车辆内天线的两个或更多个天线。使用天线发射的各个场的分离矢量分量来计算叠加因子。对于每个周期，分别使用由叠加因子倍增的驱动电流，使用相同相位来并发地驱动每个天线，并针对包括来自两个天线的信号的叠加信号，检测叠加矢量分量。基于每个周期的每个叠加信号的检测到的叠加矢量分量在针对内部和外部天线的每个天线、分别由矢量分量从其接收的天线的叠加因子倍增的分离矢量分量之和的基于系统误差的范围内，认证通信。
1.一种对基于用户的应答器和基于车辆的电路之间的通信进行认证的装置，所述基于车辆的电路包括第一和第二天线，所述第一和第二天线包括通过车辆中车辆基站所在的一部分与应答器分离开的至少一个内部天线，所述装置包括：电路，配置为
在第一天线与应答器之间传送第一信号，其中提供针对第一天线的矢量分量，在第二天线与应答器之间传送第二信号，其中提供针对第二天线的矢量分量，针对至少两个迭代周期中的每一个，在各个天线与应答器之间并发地传送相同相位的信号，来自各个天线的所述相同相位的信号是使用叠加因子产生的，所述叠加因子基于从其传送所述相同相位的信号的天线的矢量分量，所述叠加因子对于每个迭代周期是不同的，以及通过比较在应答器处接收的针对每个迭代周期的所述相同相位的信号的磁场矢量分量之和与针对相应矢量分量的基于误差的范围，来认证与应答器的通信。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路配置为
使用包括所传送的两个相同相位的信号在内的信号的矢量分量，通过由针对每个信号的叠加因子分别倍增针对每个信号的矢量分量，来比较矢量分量之和。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路配置为使用随机化的叠加因子来产生所述相同相位的信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路配置为基于所述相同相位的信号中的至少一个穿过车辆中内部天线所在的一部分，来认证通信，车辆的所述一部分改变用于产生矢量分量之和的相同相位的信号的特性。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路配置为使用由不同叠加因子倍增的相同相位的驱动电流来驱动天线，以产生相同相位的信号。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路包括应答器。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路配置为驱动第一和第二天线以传送第一和第二信号以及相同相位的信号，并通过针对叠加因子的不同集合中的每一个，确定分离的矢量分量之和是否在基于误差的范围内，来认证通信。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路配置为
使用由不同叠加因子倍增的相同相位的驱动电流，并发地驱动天线，所述叠加因子基于由每个天线发射的场的矢量分量，每个天线位于车辆内，通过叠加来自内部天线的信号，对分离的矢量分量求和，以及
响应于叠加的矢量分量在分别由用于各个天线的叠加因子倍增的、针对这些天线的分离矢量分量之和的基于误差的范围内，认证通信。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的电路配置为响应于所比较的矢量分量之和在基于误差的范围内，产生输出信号，所述输出信号配置为激活所述电路所在的车辆中的点火电路和进入电路中的至少一个。
10.一种在车辆基站与应答器之间进行无线通信的方法，所述方法包括：使用第一驱动电流驱动至少两个天线，所述天线包括通过车辆中车辆基站所在的一部分与应答器分离开的至少一个内部天线；
检测由天线发射并在应答器处接收的各个场的分离矢量分量；
基于分离矢量分量，计算针对每个天线的至少两个不同叠加因子；
针对至少两个迭代周期，分别使用通过针对每个天线的叠加因子倍增的第一驱动电流，使用相同相位来并发地驱动天线，所述叠加因子对于每个周期而不同；
针对每个周期，检测包括来自两个天线并在应答器处接收的信号在内的叠加信号的叠加矢量分量；以及响应于针对每个周期检测到的叠加矢量分量在分别由针对每个天线的叠加因子倍增的、针对相应天线的分离矢量分量之和的基于误差的范围内，认证应答器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中计算叠加因子包括：计算针对天线的因子，针对所述天线中的第一天线的因子与针对该第一天线的分离矢量分量之积等于随机值加上针对第二天线的因子与针对该第二天线的分离矢量分量之积而得到的和。
12.根据权利要求10所述的方法，其中认证应答器包括：启用车辆中的点火电路和进入电路中的至少一个。
13.根据权利要求10所述的方法，其中认证应答器包括：从应答器向车辆基站发送检测到的叠加矢量分量，并在车辆基站处认证应答器。
其中认证应答器包括：在应答器处检测并使用加密的叠加因子，来确定叠加矢量分量是否在针对每个天线的分离矢量分量之和的所述基于误差的范围内。
15.一种在车辆基站与应答器之间进行无线通信的方法，所述方法包括：分别使用发射电流II和IO驱动天线，所述天线包括通过车辆中车辆基站所在的一部分与应答器分离开的至少一个内部天线；
在应答器处，测量内部天线发射的场强的xI,yI,zI矢量分量，测量其他天线发射的接收场强的xO,yO,zO矢量分量，并向车辆基站发送对测量的矢量分量加以指示的信号；
在车辆基站处，针对多个迭代周期中的每一个，基于所述对测量的矢量分量加以指示的发送信号，计算叠加因子n和m以分别施加至所测量的来自天线的信号；
在车辆基站处，对叠加因子加密并将加密的叠加因子发送给应答器；
针对每个周期，分别使用发射电流II*n和IO1*m，使用相同相位，从每个天线向应答器并发地发送信号；以及在应答器处，针对每个周期，测量包括来自两个天线的信号在内的叠加信号的xS,yS,zS矢量分量，并响应于针对每个周期的xS,yS,zS中的每一个分别在来自每个天线的由叠加因子倍增的相应矢量分量之和的基于误差的范围内，认证应答器。
针对每个周期，对测量的矢量分量xI,yI,zI和xO,yO,zO进行归一化，并从所述其他天线发射的接收场强中减去所述内部天线发射的接收场强的归一化矢量分量；以及响应于针对至少一个周期，在x、y和z方向中的每一个方向上减去后的归一化矢量分量分别小于在x、y和z方向中的每一个方向上检测到的场强中的预期误差，来检测到中继攻击。
17.根据权利要求16所述的方法，其中针对每个周期，
分别使用发射电流II和IO驱动天线包括：对于每一个天线，在未驱动其他天线的时段期间，驱动该天线，以及测量内部天线发射的场强的xI,yI,zI矢量分量，并测量其他天线发射的接收场强的xO,yO,zO矢量分量包括：在未驱动所述其他天线的时段期间，测量内部天线发射的场强的xI,yI,zI矢量分量，并在未驱动所述内部天线的时段期间，测量所述其他天线发射的接收场强的xO,yO,zO矢量分量。
应答器，配置为接收和检测由车辆的天线发射的各个场的分离矢量分量，所述天线包括通过车辆的一部分与应答器分离开的内部天线；
针对多个迭代周期中的每一个，分别使用由叠加因子倍增的驱动电流，使用相同相位并发地驱动每个天线，所述叠加因子是基于分离矢量分量针对所述天线而计算的，所述叠加因子针对每个周期而不同；
应答器还配置为检测包括来自两个天线并在应答器处接收的信号在内的叠加信号的叠加矢量分量；以及车辆基站配置为响应于针对每个周期，所述叠加信号的检测到的叠加矢量分量在针对每个天线的分别由针对天线的叠加因子倍增的分离矢量分量之和的基于误差的范围内，来认证应答器。
19.根据权利要求18所述的装置，其中车辆基站配置为针对每个周期，对矢量分量进行归一化，并从其他天线发射的接收场强中减去内部天线发射的接收场强的矢量分量；以及响应于针对至少一个周期，在x、y和z方向中的每一个方向上减去后的归一化矢量分量分别小于在x、y和z方向中的每一个方向上检测到的场强中的预期误差，来检测到中继攻击。
场叠加装置、系统及其方法
技术领域
[0001] 本发明各个实施例的方面涉及无线通信，具体涉及无线通信中的场叠加以确保源安全性。
背景技术
[0002] 许多无线通信系统采用彼此通信的应答器和基站。例如，可以在汽车应用中使用应答器，用于对车门解锁的被动无钥匙进入(PKE)或启用点火电路的被动无钥匙开动(PKG)。一般地，应答器与基站通信以解锁车门和/或汽车点火装置，或者启用相关电路。
[0003] 不幸的是，这种通信系统易于受到攻击。例如，在使用用户的应答器对车辆的点火装置进行解锁和/或启用的汽车应用中，可以使用中继设备在应答器与车辆处的基站之间中继信号。攻击者可以将自己定位在车辆附近靠近基站，同时另一攻击者将自己定位在用户及其应答器附近。攻击者之间的无线通信用于在基站与应答器之间中继信号，并可以打开和/或启用车辆的点火装置。
[0004] 上述和其他情况对于用于多种应用的无线系统的设计和实施提出了挑战。
发明内容
[0005] 多种示例实施例针对场叠加电路、装置、系统及其实施和制造，并解决上述背景技术中指出的那些挑战。
[0006] 结合一个或多个实施例，不同随机化的叠加因子用于驱动一个或两个内部车辆天线在各个通信周期上产生通信场。使用对在与天线通信的远程应答器处接收到的所产生场的响应，连同对叠加因子加以表征的信息，来认证天线。
[0007] 根据另一实施例，如下实现无线通信。使用由叠加因子倍增的相同相位的驱动电流来传送信号，所述叠加因子基于由天线发射的各个场的矢量分量。在这种情况下，传送信号可以包括例如通过驱动不同天线或在应答器处接收信号，来发送信号或接收信号。在一些情况下，天线中的至少一个在车辆内，并且使用至少两个不同的叠加因子，分别在不同时间驱动两个天线。基于每个天线的分别由叠加因子倍增的分离矢量分量之和的基于误差的范围，使用包括两个传送信号的叠加信号的叠加矢量分量，来认证通信。
[0008] 根据示例实施例，如下实现车辆基站与应答器之间的无线通信。使用第一驱动电流确定两个或更多个天线(例如，每个天线由驱动电流驱动，各个驱动电流可以相同或不同)。至少一个天线通过车辆中车辆基站所在的一部分而与应答器分离，并且该至少一个天线的信号相应地经由车辆传递。检测由天线发射并在应答器处接收到的各个场的分离矢量分量，并基于分离矢量分量计算针对天线的叠加因子。分别使用由叠加因子倍增的第一驱动电流，使用相同相位来并发地驱动天线。针对在应答器处接收到的包括来自两个天线的信号在内的叠加信号，检测叠加矢量分量。响应于检测到的叠加矢量分量在每个天线的分别由该天线的叠加因子倍增的分离矢量分量之和的误差容限范围内，认证应答器。
[0009] 另一示例实施例涉及在车辆基站与应答器之间进行无线通信。使用发射电流II和IO分别驱动包括至少一个内部天线在内的两个或更多个天线，内部天线通过车辆中车辆基站所在的一部分而与应答器分离。在应答器处，测量由内部天线发送的场强的矢量分量xI、yI和zI，并测量由另一天线发射的场强的矢量分量xO、yO和zO。向车辆基站发送指示了所测量矢量分量的信号。在车辆基站处，基于发送的指示了所测量矢量分量的信号，计算叠加因子n和m以在迭代周期期间分别应用于来自天线的所测量信号，对叠加因子加密，并将加密的叠加因子发送至应答器。分别使用发射电流II*n和IO1*m(n和m对于每个周期均改变)，使用相同相位向应答器并发地发送来自内部和外部天线中每一个天线的信号。在应答器处，根据包括来自两个天线的信号在内的叠加信号测量矢量分量xS、yS和zS，并响应于xS、yS和zS中每一个分别在来自每个天线的由叠加因子倍增的信号的各个矢量分量之和的误差容限范围内，认证应答器。
[0010] 其他实施例涉及一种用于认证无线通信的系统。在一个实施例中，该系统包括如下应答器和车辆基站中的一个或两者。应答器接收并检测通过车辆的天线发射的各个场的分离矢量分量，并包括通过车辆的一部分与应答器分离的一个或多个内部天线。车辆基站分别使用由基于分离矢量分量针对内部和外部天线而计算的叠加因子倍增的第一驱动电流，分别同相地并发驱动天线，以与应答器通信。应答器检测包括在应答器处接收的来自两种天线的信号在内的叠加信号的叠加矢量分量。车辆基站响应于检测到的叠加信号的叠加矢量分量在分别由叠加因子倍增的每个天线的分量矢量分量之和的误差容限范围内，来认证应答器。
[0011] 以上论述不是要描述本公开的每个实施例或每个实施方式。附图和以下描述也作为示例说明了多种实施例。
附图说明
[0012] 结合附图，考虑下面具体描述，可以更加完整地理解多种示例实施例，附图中：
[0013] 图1示出了根据本发明示例实施例的具有场叠加的无线系统；
[0014] 图2示出了根据本发明另一示例实施例的具有场叠加的无线汽车系统；
[0015] 图3示出了根据本发明另一示例实施例的针对应答器认证的系统和相关数据流；以及
[0016] 图4示出了根据本发明示例实施例的具有场叠加的针对无线认证的数据流图。
具体实施方式
[0017] 通过附图中的示例示出了本发明的具体细节并在以下将具体米描述，然而可以本发明可以具有多种修改和备选形式。应该理解，不是要把本发明限制到所述的具体实施例。相反，本发明旨在涵盖落入本发明范围(包括权利要求中限定的方面)内的所有修改、等同物和备选方式。此外，本申请中使用的术语“示例”仅仅是说明性而非限制性的。
[0018] 相信本发明可应用于多种不同类型的电路、设备和系统，用于涉及应答器-基站耦合的场叠加，包括涉及汽车应用的那些。虽然本发明不一定局限于此，但是可以通过使用该上下文对示例的论述来理解本发明的多个方面。
[0019] 根据一个或多个实施例，对应于叠加场的因子与提供给远程应答器的信号一起提供，并用于验证应答器的对应响应的真实性和/或接近性，以操作电路，例如车辆的解锁机构和/或点火机构。这些应用例如可以通过汽车领域中的被动无钥匙进入(PKE，passive keyless entry)或被动无钥匙开动(PKG，passive keyless go)应用来实施。因子基于在两个或更多个迭代周期期间产生并用于通信的两个或更多个叠加值，其中对应于各个周期的通信用于认证这些通信。
[0020] 在更具体的示例实施例中，叠加场与经由两个(或更多个)车辆天线从基站向应答器的信息的传送相结合地使用，其中车辆天线包括至少一个内部天线，例如两个内部天线、或者包括两个内部天线和一个外部天线在内的三个天线。当应答器接近车辆时，天线向应答器传递信号以与之通信。应答器通过提供另一信号响应于上述信号，该另一信号由天线检测。基站对从天线向应答器传递的那些信号施加值。(例如在应答器和/或在基站处)分析叠加信号，基站基于该分析来认证通信/应答器。该认证可以初始地用于确定返回信号的应答器也在接收来自天线的信号(例如，没有任何中继)，随后可以附加地认证应答器适合于车辆(例如，经由后续的加密通信)。这种认证可以用于例如操作或启用系统，例如进入/锁定机构或点火机构。
[0021] 相对于车辆放置每个内部天线，使得天线与车体的组合影响内部天线提供的信号。在这种情况下，车体与天线一起用来提供难以被匹配或识别的组合信号源。例如，对这种组合天线型布置进行复制会要求对车辆结构进行复制。因此，多个实施例涉及使用结合车辆的天线放置来产生难以复制(例如被车体掩蔽)的信号，如同产生非均匀场一样。
[0022] 在一些实施方式中，针对相应的n和m个信号，利用随机化和隐藏的叠加因子n1-nK以及m1-mK，多次(k次)重复信号的叠加。因此，使用驱动电流，以相同相位，多次驱动两个或更多个天线，其中驱动电流基于针对天线被驱动的那个具体周期的叠加因子。在一些实施方式中，将与每个相应天线和应答器间传输路径有关的传输误差(具有与天线产生的场的矢量分量dx、dy和dz有关的误差)设定为如下值：超过该值，检测到误差或攻击。在一些实施方式中，可以评估单个矢量分量并用来检测所传送的值是否在误差范围内。
[0023] 可以使用多种方法中的一个或多个来检测矢量分量。例如，应答器可以包括配置为检测磁场方向和强度的天线装置。这种天线装置和/或相关内容可以包括例如欧洲专利No.EP1189306A1“A SecuritySystem”中描述的一个或多个方面，其全部内部合并在此作为参考。例如，可以使用三线圈天线来检测本文所述的经由每个天线产生的信号的各个矢量分量，其中矢量分量随后用于产生其他的认证通信。其他方面可以涉及如美国专利申请序列号13/046,194题为“FieldSuperposition System and Method Therefor”中描述的一个或多个方法，其全部内部也合并在此作为参考。
[0024] 在一些实施例中，两个天线均放置在车辆内部，并产生场，该场必须穿过车辆的一部分以被应答器检测。在一些实施方式中，基于如下之间的折衷将内部天线相对于彼此而放置：内部天线之间的低值(例如，最小值)几何间隔，用于获得与应答器的不同距离/场干扰；以及天线之间的高值(例如，最大值)几何间隔，用于减弱经由感测线圈对各个天线的分离检测/感测。
[0025] 在一些实施方式中，基站使用天线所提供的场的矢量分量来产生信号，该信号在该应答器处接收并如下传送回给基站。针对以发射电流IO由第一天线发射的接收场强的矢量分量(x，y，z)，测量接收信号强度指示(RSSI)，以获得具有矢量分量的信号(xO，yO，zO)。也针对以发射电流II由第二天线发射的接收场强的矢量分量(x，y，z)，测量RSSI，以获得具有矢量分量的信号(xI，yI，zI)。在一些实施例中，第一和第二天线都是内部天线。可以使用成比例的场强来执行这些RSSI测量，以在公共应答器位置处接收。对结果(xO，yO，zO和xI，yI，zI)加密并使用例如超高频率(UHF)通信将其传送回基站。
[0026] 在基站处，针对至少两个迭代周期(例如，以随机化和隐藏的叠加因子n1-nK以及m1-mK，多次(“k”次)重复叠加，同时以精确的相同相位来驱动天线)中的每一个，如下计算在产生叠加信号时施加至天线信号的因子m和n。施加随机叠加的场强，使得：
[0027] [xO*m，yO*m，zO*m]～[xI*n，yI*n，zI*n+随机值]。
[0028] 可以设定叠加(经过相位调整的)场强，使得其安全地在预期噪声级别以上：
[0029] [xO*m，yO*m，zO*m]+[xI*n，yI*n，zI*n]＞噪声级别。
[0030] 对n和m的计算值加密并例如使用UHF或低频(LF)信号发送给应答器。
[0031] 基站以相同相位同时激活天线。如下针对每个周期，为每个天线调整发射机的发射电流：
[0032] ·IO1，m1＝IO1*m1且II，n1＝II*n1
[0033] ·IO1，m2＝IO1*m2且II，n2＝II*n2
[0034] ·...
[0035] ·IO1，mK＝IO1*mK且II，nK＝II*nK
[0036] 针对每个周期，应答器或基站基于由两个天线发送的接收(测量)的矢量分量(叠加的)(xsuper，ysuper，zsuper)，评估以下条件：
[0037] xO*m+xI*n-dx＜xsuper＜xO*m+xI*n+dx (a)
[0038] yO*m+yI*n-dy＜ysuper＜yO*m+yI*n+dy，以及(b)
[0039] zO*m+zI*n-dz＜zsuper＜zO*m+zI*n+dz，(c)
[0040] dx、dy和dz因子对应于预期误差，例如由于相位抖动、测量精度和驱动电流精确导致的那些误差。如果所有添加a-c对于每个周期都为真，则确定应答器在有效车辆的前方。如果条件a-c不全为真，则检测到中继攻击(例如，插入的中继无法产生天线所生成的磁场的预期矢量分量)。
[0041] 在一些实施方式中，如下检测单个中继攻击。测量的矢量分量(xO1，yO1，zO1)和(xI，yI，zI)如下归一化：
[0042] [xO，yO，zO]/MAX[xO，yO，zO]*100％＝[xOnorm，yOnorm，zOnorm]，以及[0043] [xI，yI，zI]/MAX[xI，yI，zI]*100％＝[xInorm，yInorm，zInorm][0044] 使用这些归一化结果，如果
[0045] [xO1norm-xInorm]＜dx AND
[0046] [yO1norm-yInorm]＜dy AND
[0047] [zO1norm-zInorm]＜dz，
[0048] 则检测到基于单个1D线圈的EMU攻击，并且过程停止，其中dx、dy、dz由相位抖动、测量精度和驱动电流精确导致的误差来确定。因此可以检测到这种基于单个线圈的中继攻击，而不一定需要归一化矢量分量并执行上述相关的附加步骤。
[0049] 可以使用多种方法中的一个或多个来设定用于重复叠加的周期的数目。例如，假设在离散时隙中攻击者也可以调节两个LF天线，并且叠加执行K次，则估计随机攻击的尝试和误差RSA中断概率为：
[0050] P＝100％·(EAO1·EAI)K
[0051] 该估计采用独立成功概率来猜测针对每个发射机天线的正确驱动器天线值。由于中继驱动器天线与有效FOB之间固定的相对位置，可以认为如果成功仿真了一个接收矢量分量，则其他分量也在预期范围内。例如，可以使用场叠加的三次重复，其中总体系统误差为10％(EAO1＝EAI)，针对这种高级攻击的攻击成功概率只有P＝0.0001％。
[0052] 根据另一示例实施例，无线系统包括基站，基站经由位于基站本地的两个或更多个天线与远程应答器通信，其中天线之一被布置为使得其信号对于远程应答器而言至少部分地被隐藏或阻挡(例如在使来自该天线的信号失真的车辆内)。基站使用对应于每个天线的场强因子将场叠加在经由天线传递的信号上。连同场强因子(例如加密的)一起，同相并同时经由天线向远程应答器发送信号。基站还使用场强因子分析从应答器接收的信号，以验证应答器的真实性和接近性之中的一个或多个。
[0053] 在更具体的示例实施例中，上述系统实现为具有三个或更多个天线，包括所述的至少一个内部天线、以及附加的外部天线。附加的外部天线可以用于隐藏或减弱对来自内部天线的信号的准确检测。
[0054] 在另一实施例中，基站跟踪未成功接入尝试(例如，针对被动无钥匙进入(PKE))的数目，并临时或永久禁用对应系统。该方法可以用于减弱尝试和误差中继攻击。
[0055] 根据上述示例，一些实施例涉及包括基站。应答器和天线的系统，天线包括至少一个内部车辆天线。其他实施例涉及这种系统的子部件。例如，多个实施例涉及基站，基站配置为根据上述进行操作以产生信号，对场强因子加密并与应答器通信。基站可以比较应答器检测到并传送给基站的叠加场，以认证应答器。另一示例实施例涉及应答器，应答器接收和传送上述信号，并可以使用从基站接收的场强因子比较上述叠加场。
[0056] 本发明的多个实施例可以应用于多种不同应用。根据本文论述的内，一个或多个实施例可以利用多种不同类型的被动无钥匙进入或被动无钥匙开动系统来实施。例如，可以结合例如美国专利申请公开No.2008/0024322或美国专利No.7,426,275中描述的应答器的部件和/或整体来实施本文所述的方法、系统、基站或应答器，上述专利申请公开的全部内部结合在此作为参考。
[0057] 现在参照附图，图1示出了根据本发明另一示例实施例的具有场叠加的无线系统100。系统100包括主天线110和内部天线120，这些天线从基站/控制器130向远程应答器140传递信号。可选地，系统也包括第二内部天线122，按照类似于内部天线120的操作方式来操作，并且如本文所述的那样，使用两个或更多个内部天线。例如通过车壳或其他部件将内部天线120屏蔽以免受应答器140的直接访问或车辆外部的感测线圈的直接访问。
[0058] 多个实施例涉及图1所示方面中的一个、多个或所有方面，包括电路、装置、系统、用于操作这些部件的方法以及用于制造这些部件的方法中的一种或多种。例如，一些实施例涉及车辆基站，其根据基站130操作，并可以实现为具有多个天线、相关电路，并局域多个不同类型的应答器。其他实施例涉及应答器，应答器根据应答器140进行操作，并且与如图所示的天线和基站进行交互。其他实施例涉及如图所示操作的天线和/或互连电路。另外的实施例涉及一个或多个部件的组合，例如包含基站和天线的车辆系统，或者包含基站、天线、以及配置为经由天线与基站通信的一个或多个应答器在内的系统。再有的实施例涉及基于软件的方面，例如可以实现为根据本文所述的一个或多个实施例来操作基站130和应答器140中的一个或多个。
[0059] 基站130驱动主天线110和内部天线120，应答器140检测来自天线的信号，包括每个信号的矢量分量。应答器将表征了这些检测到的信号的加密信息传送回给基站130，基站130使用该信息产生多个(随机化的)场叠加因子，以用于迭代地驱动每个天线。基站130还对叠加因子加密并发送给应答器140。
[0060] 然后，针对两个或更多个周期中的每一个，基站130施加相应的叠加因子以同时并同相地驱动每个天线，其中在所述两个或更多个周期中，在每个周期上针对每个天线使用不同的叠加因子。应答器检测叠加信号，叠加信号与叠加因子一起使用来确定叠加信号(包括来自每个天线的组合信号)是否在针对每个周期的误差因子内。在一些实施方式中，通过确定三个矢量分量(例如x，y和z)中每一个是否在针对该矢量的误差因子内，来认证每个叠加信号。如果组合信号在误差因子内，则认证应答器。该认证可以用于例如操作或启用系统，例如进入/锁定机构或点火机构。此外，可以在应答器和基站之一或两者处执行用于认证信号的计算(例如，根据上述等式)，其中在后一示例中，应答器将表征了接收信号的信息传送给基站，以进行这种计算。
[0061] 图2示出了根据本发明另一示例实施例的具有场叠加的无线汽车系统200。系统200包括车辆210内的基站、外部天线220、内部天线222，以及在一些情况下还包括第二内部天线226。虽然下面未论述第二内部天线226，但是可以按照类似于内部天线222的方式来实施第二内部天线226，并根据本文所述一个或多个实施例来操作第二内部天线226。如图所示但是可选的，第二外部天线224定位为关于车辆210与外部天线220相对。各个天线的定位可以改变，以适合针对不同类型车辆210的不同实施例和应用，其中车辆和天线定位两者是多种车辆和天线配置(其中内部天线22被屏蔽)的示例。
[0062] 外部天线220和内部天线222(在适用情况下，包括224和226)配置为发送信号，该信号可由所指示的驱动器检测区域230内的应答器检测。在使用中，第二内部和外部天线224和226也可以配置为发送信号(例如，天线224可以经由乘客侧的应答器访问，天线226可以由驱动器检测区域230内的应答器访问)。
[0063] 车辆210将内部天线222从外部应答器屏蔽，使得驱动器检测区域230中的应答器或攻击者不可直接检测来自内部天线的信号。例如，车辆210的玻璃、金属或其他部件可以使内部天线22发送的信号失真，使得应答器不可直接检测到天线处产生的信号。
[0064] 作为示例，所示应答器240放置在驱动器检测区域230中，代表与系统200的示例交互。可选地，应答器240是系统的一部分，并操作为经由天线220和222之一或两者(或在实施了的情况下，经由天线224)与车辆210中的基站进行信号通信。
[0065] 基站(例如，车辆210内的电路)以针对每个天线的初始发射电流(例如，对于随后驱动的天线，电流可以不同)驱动天线220和222。具有与每个天线220和222对应的各个矢量分量的信号在应答器(例如240)处被检测并发送回(例如加密的)车辆210中的基站。基站使用针对每个天线220和222的检测到的矢量分量，连同随机场强值(足够高以说明噪声/误差)一起，产生多个场强因子以施加至相应的信号，这些信号用于随后在相应的迭代周期期间对每个天线进行驱动。
[0066] 然后，基站通过针对每个天线同时并同相地施加驱动电流，来驱动天线220和222。各个驱动电流对应于先前施加至该天线的、由针对该天线的场强因子倍增的初始电流。在多个周期中的每个周期上驱动天线。利用与相应天线对应的误差数据、以及针对每个天线的已知场强因子，对在应答器处检测到的叠加信号进行处理，以确定应答器的真实性条件。可以例如如同确定接收和处理信号的应答器是否在驱动器检测区域230中一样，或者如同确定接收和处理信号的应答器是否在该检测区域中已接收到中继应答器所检测的信号一样，来确定这种真实性。例如，如果应答器240是中继应答器，并且针对车辆210实际认证的是应答器250，但是应答器250在驱动器检测区域230之外，则中继应答器240无法产生具有相应矢量值的来自每个天线的场。
[0067] 使用多种方法中的一个或多个，相对于第一内部天线222来放置第二内部天线226。在一些实施方式中，相对于第一天线222放置第二天线226，以达到最小和最大距离之间的折衷，可分别实现最小和最大距离，以确保各个天线提供本文所述用于叠加的分离信号，同时减弱分离天线的感测线圈检测。
[0068] 图3示出了根据本发明另一实施例，针对应答器认证的系统300和相关数据流。该系统包括基站310、主天线312和内部天线314，基站分别驱动主天线312和内部天线314以与应答器320通信。基站310驱动主天线312向应答器320发送唤醒信号，并随后发送第一信号331，在应答器320处检测第一信号331，以确定其矢量分量。在这种情况下，主天线312可以在车辆外部或内部，并具有足够强度以实现唤醒和RSSI测量两者。然后，基站310驱动内部天线314发送第二信号332，也在应答器320处检测第二信号332，以确定第二信号的矢量分量。
[0069] 应答器320向基站310(例如，经由UHF通信)发送响应信号333，响应信号333包括对经由第一和第二信号而检测的各个矢量分量加以表征的信息。基站使用本文所述的一个或多个方法，使用矢量分量和随机值来计算针对每个天线的叠加因子。在两个或更多个迭代周期的每一个上，基站使用针对每个周期提供的叠加因子，同时驱动主天线和内部天线，以产生同时信号334A和334B。例如，可以基于经由响应信号333提供的检测到的矢量分量，使用针对每个周期的迭代随机值，产生叠加因子。
[0070] 应答器320检测这些同时信号作为叠加信号，并确定其矢量。应答器320针对主天线和内部天线提供的每个信号，发送响应信号335，响应信号335包括对叠加信号加以表征的信息。该步骤可以包括例如使用与发送给应答器320的同时信号334A和334B之一或两者一起发送的加密的叠加因子，来分别确定归因于各个天线的叠加信号的分量。这种因子可以与每个迭代信号一起发送。
[0071] 如果针对每个迭代周期的信号落入无误差范围内，则基站310产生车辆使能信号340，以启用例如驱动电路(例如，引擎点火)或进入电路等车辆电路。在一些情况下，当接收到信号时，评估针对每个周期的信号，以确定信号是否落入无误差范围内。在其他情况下，一旦接收到了所有信号，一并评估针对每个周期的信号。
[0072] 可以使用分立的主天线和内部天线312和314之一或两者来实施图3所示的多种通信。例如，可以通过主天线或内部天线来发送唤醒信号330。类似地，从应答器320发送以在基站310处使用的信号可以经由主天线和内部天线312和314中的任一个来发送，并且可以包括UHF通信。此外，可以使用不同类型的通信介质来实施天线与应答器之间的通信。例如，可以从天线向应答器发送LF信号，应答器可以使用UHF信号经由天线传送回基站，或者可以全部使用LF信号或UHF信号。此外，可以使用本文所述的第二内部天线，来进一步认证应答器。
[0073] 图4示出了根据本发明示例实施例，使用迭代周期和针对每个周期的随机化叠加因子进行具有场叠加的无线认证的数据流图。在方框410，使用第一驱动电流(例如，在不同时间，针对每个天线的不同电流)驱动各个天线，至少一个内部天线通过车辆中基站所在的一部分与应答器分离开。在方框420，针对由天线发射并在应答器处接收的各个场中的每一个，检测分离的矢量分量。
[0074] 在方框430，基于分离的矢量分量，为天线计算叠加因子，并在方框440，分别使用由叠加因子倍增的驱动电流，使用相同相位同时驱动每个天线。在方框450，针对包括来自两个天线并在应答器处接收的信号在内的叠加信号，检测叠加矢量分量。
[0075] 如果在方框455迭代周期完成，则过程在如下进一步描述的方框460处继续。如果在方框455迭代周期未完成，则过程返回方框430，在此计算针对下一迭代周期的附加叠加因子。在一些情况下，也可以针对每个迭代周期重复方框410和420，以产生对于每个周期而言特定的矢量分量。在过程从方框455直接返回到方框430的其他情况下，针对附加周期重新使用在方框410和420产生的矢量分量。
[0076] 如果在方框460，针对每个迭代周期检测到的叠加矢量分量在针对每个天线的(分别由针对天线的叠加因子倍增的)分离矢量分量之和的基于误差的范围内，则在方框470认证应答器。该认证可以包括例如认证应答器正处于车辆前方，并直接接收通信而不经由中继电路(例如，减弱中继站攻击)，以及/或者经由可与之实施的密码通信方法来接收通信。在一些实施方式中，基于在方框470的认证，在方框480，启用车辆中的一个或多个电路。这些电路可以包括例如对车门解锁的进入电路，对点火装置解锁以启动车辆的点火电路，或者其他锁定电路，例如刹车锁定电路或针对摩托车的拨叉锁定电路，这些锁定电路在啮合时减缓车辆的行驶。
[0077] 如果在460检测到的叠加矢量分量不在基于误差的范围内，则在465认证过程终止。在一些实施方式中，在方框465和410之间由虚线表示的特定条件下，允许在方框410重新开始认证过程。例如，当使用计数器或其他方法跟踪未成功认证尝试的数目时，可以在方框410重新开始该过程。在进行了预定数目的未成功尝试(例如，限制在具体时间段内)之后，在方框465的过程终止不允许在方框410的重新开始，直到已经经过了预定时间段或者已经满足另一复位条件。也可以在过程终止和/或在已经满足预定数目的未成功尝试之后的终止时，发起其他步骤，例如向用户自动通知这种尝试(例如，经由移动设备，例如经由至移动电话的文本消息，或者经由其他类型的警报)。
[0078] 在一些实施例中，在每个周期，评估检测到的叠加矢量分量一次。在这些实施例中，由箭头“A”表示，过程从方框450继续至方框460，跳过方框455。如果在方框460针对当前周期的叠加矢量分量不在范围内，则过程终止认证(例如，检测到攻击或错误)。如果在方框460针对当前周期的叠加矢量分量在范围内，则过程在方框455继续(如箭头“B”所示)，并且如果迭代周期完成，则过程进行至方框470，并认证应答器。如果在方框455处继续时迭代周期未完成，则如上所述过程针对下一周期继续，在方框460也单独地认证下一周期的结果。
[0079] 基于上述讨论和说明，本领域技术人员将容易认识到可以对本发明进行多种修改和改变，而不必严格按照本文所述的示例实施例和应用。例如，可以使用附加的天线，可以在天线之间使用不同通信类型，可以使用不同方法将场强因子施加至传递给应答器的信号。可以结合对来自每个天线的场的检测来实现这些方法，以相对于天线检测到的信号的矢量值，确定应答器是否实际被授权以在天线的适当接近范围内操作基站所在电路。这些修改不背离包括以下权利要求所述内容在内的本发明真实精神和范围。
