汽車防盜系統(tǒng)簡介

1、SJTU,上海交通大學,汽車防盜系統(tǒng),簡,介,SJTU,上海交通大學,鄭重聲明,本文所有內(nèi)容僅做學術(shù)討論用,SJTU,上海交通大學,背,景,介,紹,20,世紀,90,年代初：在射頻識別領(lǐng)域,RFID-Radio,Frequency Identification,領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集的實用技術(shù)獲得,突破性進展,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準配置，汽車失竊率降低,90,并逐漸推廣到世界各個范圍,SJTU,上海交通大學,系統(tǒng)基本原理,基本原理,利用射頻技術(shù)，

2、實現(xiàn)非接觸式或遙控式的鑰匙鑒別,利用數(shù)字加密技術(shù)，實現(xiàn),EMS ECU,和,IMMO.ECU,之間的,加密通訊,EMS ECU,識別來自,IMMO.ECU,的信息，進而來控制點火,和噴油,SJTU,上海交通大學,系統(tǒng)基本組成,防盜系統(tǒng)的基本組成包括四個部分,發(fā)動機控制,ECU (EMS ECU,防盜控制,ECU (Immobilizer ECU,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,作為一個獨立的器件,2,將防盜控制,ECU,中的單片機控制功能集成到車內(nèi)某一器件單,片機內(nèi)，僅將信號收發(fā)器獨立出來,

3、SJTU,上海交通大學,系統(tǒng)基本組成（結(jié)構(gòu)一,ECU: Electronic Control,Unit,電子控制器,EMS: Engine Management System,發(fā)動機管理系統(tǒng),Immo,Immobilizer,防盜器,發(fā)動機控制器,EMS ECU,診斷儀,Tester,防盜控制器,Immo ECU,發(fā)送器,Transponder,收發(fā)器,Transceiver,SJTU,上海交通大學,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,ECU,Microcontroller,密,鑰,加密單元,隨機數(shù)生成器,鑰匙密碼,發(fā)動機控制,ECU,EMS,Microcontr

4、oller,密,鑰,加密單元,隨機數(shù)生成器,發(fā)送器,SJTU,上海交通大學,SJTU,上海交通大學,系統(tǒng)原理圖,結(jié)構(gòu)二,Power,Transponder,EMS ECU,Microcontroller,密鑰,加密單元,隨機數(shù)生成器,收發(fā)器,模擬口,串行口,SJTU,上海交通大學,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,算,模,塊,存,儲,單,元,C,L,SJTU,上海交通大學,SJTU,上海交通大學,主要器件說明,感應耦合電路,防盜,ECU,利用感應耦合電路進行能量的傳送和數(shù)據(jù)通訊,U,R1,U,1,U,q1,U,

5、L1,U,C1,I,1,U,L2,I,2,U,q2,I,C2,I,R2,SJTU,上海交通大學,寫入,一般采用,ASK(Amplitude shift keying,技術(shù),通過通、斷天線實現(xiàn)在確定時期內(nèi)的振幅變化,主要器件說明,寫入信號參考示意圖,SJTU,上海交通大學,讀取,采用,AM/PM(Amplitude modulation and Phase modulation,技術(shù),通過感應發(fā)送器切換電源開關(guān)導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,SJTU,上海交通大學,防盜參考圖,SJTU,上海交通大學,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

6、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部分發(fā)動,機匹配功能，執(zhí)行單元檢測等功能,SJTU,上海交通大學,防盜加密說明,1,相互認證式,Mutual authentication,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,數(shù)加密，識別客體只有在確認主體發(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,返回相應的加密數(shù)據(jù)。可有以下兩種方式,不含解密算法加密,含解密算法加密,SJTU,上海交通大學,防盜,ECU,相互認證示意圖,加,密,傳,輸,鎖密碼,鑰匙密碼,隨機

7、數(shù),鑰匙標志碼,比,較,鎖密碼,鑰匙密碼,隨機數(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,鑰匙標志碼,發(fā)送器,鑰匙,加,密,解,密,單,元,SJTU,上海交通大學,防盜,ECU,相互認證流程圖,防盜,ECU,發(fā)送器,加密接收器密碼,解密接收器密碼并核,實，若錯誤則停止,解密并核實,發(fā)送器密碼,防盜,ECU,相互認證流程圖,SJTU,上海交通大學,比,較,密,碼,隨機數(shù)生成器,加密單元,防盜,ECU,應答信號,鑰匙識別碼,質(zhì)詢信號,防盜,ECU,質(zhì)詢,應答式鑒別示意圖,鑰匙識別碼,發(fā)送器,加密單元,密,碼,喚醒信號,SJTU,上海交通大學,無

8、解密算法方式,比較算,法結(jié)果,識別主體,生成隨,機數(shù),A,識別客體,采用相同密鑰的,同一加密算法,隨機數(shù),隨機數(shù),C,喚,醒,隨機數(shù),D,返,回,防盜,ECU,質(zhì)詢,應答式鑒別流程圖,SJTU,上海交通大學,防盜,ECU,質(zhì)詢,應答式鑒別流程圖,識別主體,識別客體,采用對應的解密,算法得到固定碼,B,隨機數(shù),固定碼,A,比較,A,B,喚,醒,隨機數(shù),D,加密算法,含解密算法方式,SJTU,上海交通大學,防盜系統(tǒng)的運行管理,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，只有在核實上游部件后,才進行與下游部件的通訊,禁

9、止狀態(tài),遭到非法侵入或其它意外，不向外發(fā)送任何信息,功能中止狀態(tài),僅針對,EMS ECU,防盜功能關(guān)閉,所有狀態(tài)變換過程均在指定儀器下進行,狀態(tài)變換過程取決于各部件之間預設(shè)的通訊協(xié)議,狀態(tài)說明,SJTU,上海交通大學,防盜系統(tǒng)的運行管理,狀態(tài)變換,1 EMS ECU,禁止狀態(tài),初始狀態(tài),運行狀態(tài),防盜功能,中止狀態(tài),任何有效信息,學,習,結(jié),束,特殊,指令,特殊,指令,特殊,指令,SJTU,上海交通大學,2,防盜,ECU,禁止狀態(tài),學,習,結(jié),束,惡意行為,初始狀態(tài),運行狀態(tài),任何有效信息,防盜系統(tǒng)的運行管理,SJTU,上海交通大學,發(fā)送器狀態(tài)變換,3,發(fā)送器,初始狀,態(tài),運,行,狀,態(tài),特殊

10、,命令,不,可,返,回,運,行,狀態(tài),特,殊,命,令,SJTU,上海交通大學,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,SJTU,上海交通大學,防盜,ECU,的診斷和維修,防盜,ECU,診斷,當前的防盜,ECU,內(nèi)部的收發(fā)器,Transceiver,均可對上,述故障進行診斷并設(shè)置相應的標志位，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,修時原則上采取更換新器件并重新匹配的原則,SJTU,上海交通大學,當前防盜主要發(fā)展方向,1,遠程遙控,將,Immobili

11、zation,和,RKE,remote keyless entry,結(jié)合,利用,GPS,或手機基站進行遠程定位，報警，制停,2,智能控制,內(nèi)部加密算法可編程，更加安全,更加人性化設(shè)計，儲存車主某些特定需要（空調(diào)溫,度，電動座椅位置等,SJTU,上海交通大學,當前防盜主要發(fā)展方向,1,集成遙控門鎖功能的發(fā)送器,運算單元,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,SJTU,上海交通大學,當前防盜主要發(fā)展方向,2,集成單片機的發(fā)送器,運算單元,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,RISC,RAM,4,K,ROM,擴,展,口,SJTU,上海交通大學,汽車防盜發(fā)展進程,1996,Read only,Integrated receiver,R/W,Immobilizer,1997,1998,1995,1999,2000,20