汽車防盜系統(tǒng)簡介

汽車防盜系統(tǒng)簡介鄭重聲明：本文所有內(nèi)容僅做學(xué)術(shù)討論用背景介紹20世紀(jì)90年代初：在射頻識別領(lǐng)域〔RFID-RadioFrequencyIdentification)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集的實(shí)用技術(shù)獲得突破性進(jìn)展;1994年，福特公司在其歐洲生產(chǎn)的ESCORT車上首先配備了基于RFID的汽車防盜系統(tǒng);1995年，基于控制點(diǎn)火系統(tǒng)的汽車防盜系統(tǒng)成為所有在歐洲銷售的家用轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置，汽車失竊率降低90%，并逐漸推廣到世界各個(gè)范圍；系統(tǒng)根本原理根本原理：利用射頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非接觸式或遙控式的鑰匙鑒別；利用數(shù)字加密技術(shù)，實(shí)現(xiàn)EMSECU和IMMO.ECU之間的加密通訊；EMSECU識別來自IMMO.ECU的信息，進(jìn)而來控制點(diǎn)火和噴油。系統(tǒng)根本組成防盜系統(tǒng)的根本組成包括四個(gè)局部:發(fā)動機(jī)控制ECU(EMSECU)防盜控制ECU(ImmobilizerECU)發(fā)送器(Transponder)診斷器(Tester)根據(jù)防盜控制ECU的集成程度，防盜系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)形式：1防盜控制ECU作為一個(gè)獨(dú)立的器件；2將防盜控制ECU中的單片機(jī)控制功能集成到車內(nèi)某一器件單片機(jī)內(nèi)，僅將信號收發(fā)器獨(dú)立出來。系統(tǒng)根本組成〔結(jié)構(gòu)一〕ECU:ElectronicControlUnit(電子控制器)EMS:EngineManagementSystem(發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng))Immo:Immobilizer(防盜器)發(fā)動機(jī)控制器EMSECU診斷儀Tester防盜控制器ImmoECU發(fā)送器Transponder收發(fā)器Transceiver系統(tǒng)原理圖(結(jié)構(gòu)一)Power接收解碼器模擬口串行口防盜ECUMicrocontroller密鑰加密單元隨機(jī)數(shù)生成器鑰匙密碼發(fā)動機(jī)控制ECU(EMS)Microcontroller密鑰加密單元隨機(jī)數(shù)生成器發(fā)送器系統(tǒng)根本組成〔結(jié)構(gòu)二〕發(fā)動機(jī)控制器EMSECU收發(fā)器Transceiver發(fā)射應(yīng)答器Transponder診斷儀Tester系統(tǒng)原理圖(結(jié)構(gòu)二)PowerTransponder(EMSECU)Microcontroller密鑰加密單元隨機(jī)數(shù)生成器收發(fā)器模擬口串行口主要器件說明發(fā)送器〔Transponder〕：非接觸式無源型電源管理模塊數(shù)據(jù)加調(diào)解調(diào)模塊控制邏輯模塊計(jì)算模塊存儲單元CL主要器件說明收發(fā)器〔Transceiver〕：收發(fā)器天線驅(qū)動模塊解調(diào)模塊TXRX控制邏輯單元控制器寄存器振蕩器串行通訊口XTAL1DINDOUTCLKXTAL2主要器件說明感應(yīng)耦合電路：防盜ECU利用感應(yīng)耦合電路進(jìn)行能量的傳送和數(shù)據(jù)通訊。UR1U1Uq1UL1UC1I1UL2I2Uq2IC2IR2寫入:一般采用ASK(Amplitudeshiftkeying)技術(shù)，通過通、斷天線實(shí)現(xiàn)在確定時(shí)期內(nèi)的振幅變化。主要器件說明寫入信號參考示意圖讀取:采用AM/PM(AmplitudemodulationandPhasemodulation)技術(shù)。通過感應(yīng)發(fā)送器切換電源開關(guān)導(dǎo)致的線圈電壓變化讀取數(shù)據(jù)。主要器件說明信號讀取參考示意圖防盜ＥＣＵ參考圖主要器件說明診斷儀〔TESTER〕：除完成正常的汽車電子設(shè)備的診斷功能之外，還具備匹配新鑰匙、新控制單元功能，此外高級的診斷儀還具備局部發(fā)動機(jī)匹配功能，執(zhí)行單元檢測等功能。防盜ＥＣＵ加密說明1相互認(rèn)證式〔Mutualauthentication〕： 識別主客體均有固定密碼和加解密算法，通訊過程利用隨 機(jī) 數(shù)加密，識別客體只有在確認(rèn)主體發(fā)送的密碼正確后，才發(fā) 送自身儲存密碼。2質(zhì)詢－應(yīng)答式〔Request-response〕： 由識別主體發(fā)送質(zhì)詢信號，識別客體根據(jù)接收到的質(zhì)詢信號 返回相應(yīng)的加密數(shù)據(jù)?？捎幸韵聝煞N方式 ａ不含解密算法加密 ｂ含解密算法加密防盜ECU相互認(rèn)證示意圖

加密傳輸鎖密碼鑰匙密碼隨機(jī)數(shù)鑰匙標(biāo)志碼比較鎖密碼鑰匙密碼隨機(jī)數(shù)發(fā)生器鎖密碼鑰匙密碼加密解密單元防盜ECU(鎖)喚醒信號鎖密碼鑰匙密碼鑰匙標(biāo)志碼發(fā)送器(鑰匙)加密解密單元防盜ECU相互認(rèn)證流程圖防盜ECU發(fā)送器發(fā)送請求信號、充電發(fā)送器身份號加密接收器密碼解密接收器密碼并核實(shí)，若錯(cuò)誤則停止加密發(fā)送器密碼解密并核實(shí)發(fā)送器密碼發(fā)送加密接收器密碼防盜ECU相互認(rèn)證流程圖：比較密碼隨機(jī)數(shù)生成器加密單元防盜ECU應(yīng)答信號鑰匙識別碼質(zhì)詢信號防盜ECU質(zhì)詢-應(yīng)答式鑒別示意圖鑰匙識別碼發(fā)送器加密單元密碼喚醒信號無解密算法方式：比較算法結(jié)果識別主體生成隨機(jī)數(shù)A識別客體采用相同密鑰的同一加密算法隨機(jī)數(shù)Ａ發(fā)送隨機(jī)數(shù)C喚醒隨機(jī)數(shù)D返回防盜ECU質(zhì)詢-應(yīng)答式鑒別流程圖防盜ECU質(zhì)詢-應(yīng)答式鑒別流程圖識別主體識別客體采用對應(yīng)的解密算法得到固定碼B隨機(jī)數(shù)+固定碼A比較A,B喚醒隨機(jī)數(shù)D加密算法含解密算法方式：防盜系統(tǒng)的運(yùn)行管理初始狀態(tài)：出廠初期，已經(jīng)過軟硬件測試，僅有自身的特征碼，尚未記錄其它關(guān)聯(lián)部件信息。運(yùn)行狀態(tài)：內(nèi)部已記錄其它關(guān)聯(lián)部件特征信息，只有在核實(shí)上游部件后，才進(jìn)行與下游部件的通訊。禁止?fàn)顟B(tài)：遭到非法侵入或其它意外，不向外發(fā)送任何信息。功能中止?fàn)顟B(tài)：僅針對EMSECU，防盜功能關(guān)閉。所有狀態(tài)變換過程均在指定儀器下進(jìn)行。狀態(tài)變換過程取決于各部件之間預(yù)設(shè)的通訊協(xié)議。狀態(tài)說明:防盜系統(tǒng)的運(yùn)行管理狀態(tài)變換1EMSECU：禁止?fàn)顟B(tài)初始狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)防盜功能中止?fàn)顟B(tài)任何有效信息學(xué)習(xí)結(jié)束特殊指令特殊指令特殊指令特殊指令2防盜ECU：禁止?fàn)顟B(tài)學(xué)習(xí)結(jié)束惡意行為特殊指令初始狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)任何有效信息防盜系統(tǒng)的運(yùn)行管理發(fā)送器狀態(tài)變換3發(fā)送器：初始狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)特殊命令不可返回運(yùn)行狀態(tài)特殊命令防盜ECU主要故障與原因防盜ECU主要故障：線圈開路線圈短路信號太弱故障可能原因：溫度、濕度影響、線圈老化、或意外情況。防盜ECU的診斷和維修防盜ECU診斷：當(dāng)前的防盜ECU內(nèi)部的收發(fā)器Transceiver均可對上述故障進(jìn)行診斷并設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位，并可以通過診斷儀讀取。防盜ECU維修：所有防盜控制單元中的組成器件均為一次性的，維修時(shí)原那么上采取更換新器件并重新匹配的原那么。當(dāng)前防盜主要開展方向1遠(yuǎn)程遙控將Immobilization和RKE〔remotekeylessentry〕結(jié)合利用GPS或基站進(jìn)行遠(yuǎn)程定位，報(bào)警，制停。2智能控制內(nèi)部加密算法可編程，更加平安更加人性化設(shè)計(jì)，儲存車主某些特定需要〔空調(diào)溫度，電動座椅位置等〕當(dāng)前防盜主要開展方向1集成遙控門鎖功能的發(fā)送器：運(yùn)算單元控制邏輯電源管理加密發(fā)送器模塊滾動碼發(fā)生器調(diào)制模塊控制邏輯RC振蕩器用戶接口遙控控制模塊命令按鈕高頻發(fā)射器發(fā)送器非接觸式接口EEPROM發(fā)射天線當(dāng)前防盜主要開展方向2集成單片機(jī)的發(fā)送器：運(yùn)算單元控制邏輯電源管理加密發(fā)送器模塊發(fā)送器接口定時(shí)器中斷控制RC振蕩器I/O口RISC控制器命令按鈕高頻發(fā)射器發(fā)送器非接觸式接口EEPROM發(fā)射天線8位RISCRAM4KROM擴(kuò)展口汽車防盜開展進(jìn)程'1996ReadonlyIntegratedreceiverR/WImmobilizer'1997'1998'1995'1999'2000'2001Challe