汽车防盗系统简介

1、SJTU,上海交通大学,汽车防盗系统,简,介,SJTU,上海交通大学,郑重声明,本文所有内容仅做学术讨论用,SJTU,上海交通大学,背,景,介,绍,20,世纪,90,年代初：在射频识别领域,RFID-Radio,Frequency Identification,领域，数据采集的实用技术获得,突破性进展,1994,年，福特公司在其欧洲生产的,ESCORT,车上首先配,备了基于,RFID,的汽车防盗系统,1995,年，基于控制点火系统的汽车防盗系统成为所有在,欧洲销售的家用轿车的标准配置，汽车失窃率降低,90,并逐渐推广到世界各个范围,SJTU,上海交通大学,系统基本原理,基本原理,利用射频技术，

2、实现非接触式或遥控式的钥匙鉴别,利用数字加密技术，实现,EMS ECU,和,IMMO.ECU,之间的,加密通讯,EMS ECU,识别来自,IMMO.ECU,的信息，进而来控制点火,和喷油,SJTU,上海交通大学,系统基本组成,防盗系统的基本组成包括四个部分,发动机控制,ECU (EMS ECU,防盗控制,ECU (Immobilizer ECU,发送器,Transponder,诊断器,Tester,根据防盗控制,ECU,的集成程度，防盗系统有两种结,构形式,1,防盗控制,ECU,作为一个独立的器件,2,将防盗控制,ECU,中的单片机控制功能集成到车内某一器件单,片机内，仅将信号收发器独立出来,

3、SJTU,上海交通大学,系统基本组成（结构一,ECU: Electronic Control,Unit,电子控制器,EMS: Engine Management System,发动机管理系统,Immo,Immobilizer,防盗器,发动机控制器,EMS ECU,诊断仪,Tester,防盗控制器,Immo ECU,发送器,Transponder,收发器,Transceiver,SJTU,上海交通大学,系统原理图,结构一,Power,接收解码器,模拟口,串行口,防盗,ECU,Microcontroller,密,钥,加密单元,随机数生成器,钥匙密码,发动机控制,ECU,EMS,Microcontr

4、oller,密,钥,加密单元,随机数生成器,发送器,SJTU,上海交通大学,SJTU,上海交通大学,系统原理图,结构二,Power,Transponder,EMS ECU,Microcontroller,密钥,加密单元,随机数生成器,收发器,模拟口,串行口,SJTU,上海交通大学,主要器件说明,发送器,Transponder,非接触式无源型,电源管,理模块,数据加调,解调模块,控制逻,辑模块,计,算,模,块,存,储,单,元,C,L,SJTU,上海交通大学,SJTU,上海交通大学,主要器件说明,感应耦合电路,防盗,ECU,利用感应耦合电路进行能量的传送和数据通讯,U,R1,U,1,U,q1,U,

5、L1,U,C1,I,1,U,L2,I,2,U,q2,I,C2,I,R2,SJTU,上海交通大学,写入,一般采用,ASK(Amplitude shift keying,技术,通过通、断天线实现在确定时期内的振幅变化,主要器件说明,写入信号参考示意图,SJTU,上海交通大学,读取,采用,AM/PM(Amplitude modulation and Phase modulation,技术,通过感应发送器切换电源开关导致的线圈电压变化读取数据,主要器件说明,信号读取参考示意图,SJTU,上海交通大学,防盗参考图,SJTU,上海交通大学,主要器件说明,诊断仪,TESTER,除完成正常的汽车电子设备的诊断

6、功能之外,还具备匹配新钥匙、新控制单元功能，此外高级的诊断仪还具备部分发动,机匹配功能，执行单元检测等功能,SJTU,上海交通大学,防盗加密说明,1,相互认证式,Mutual authentication,识别主客体均有固定密码和加解密算法，通讯过程利用随,机,数加密，识别客体只有在确认主体发送的密码正确后，才发,送自身储存密码,2,质询应答式,Request-response,由识别主体发送质询信号，识别客体根据接收到的质询信号,返回相应的加密数据。可有以下两种方式,不含解密算法加密,含解密算法加密,SJTU,上海交通大学,防盗,ECU,相互认证示意图,加,密,传,输,锁密码,钥匙密码,随机

7、数,钥匙标志码,比,较,锁密码,钥匙密码,随机数发生器,锁密码,钥匙密码,加,密,解,密,单,元,防盗,ECU,锁,唤醒信号,锁密码,钥匙密码,钥匙标志码,发送器,钥匙,加,密,解,密,单,元,SJTU,上海交通大学,防盗,ECU,相互认证流程图,防盗,ECU,发送器,加密接收器密码,解密接收器密码并核,实，若错误则停止,解密并核实,发送器密码,防盗,ECU,相互认证流程图,SJTU,上海交通大学,比,较,密,码,随机数生成器,加密单元,防盗,ECU,应答信号,钥匙识别码,质询信号,防盗,ECU,质询,应答式鉴别示意图,钥匙识别码,发送器,加密单元,密,码,唤醒信号,SJTU,上海交通大学,无

8、解密算法方式,比较算,法结果,识别主体,生成随,机数,A,识别客体,采用相同密钥的,同一加密算法,随机数,随机数,C,唤,醒,随机数,D,返,回,防盗,ECU,质询,应答式鉴别流程图,SJTU,上海交通大学,防盗,ECU,质询,应答式鉴别流程图,识别主体,识别客体,采用对应的解密,算法得到固定码,B,随机数,固定码,A,比较,A,B,唤,醒,随机数,D,加密算法,含解密算法方式,SJTU,上海交通大学,防盗系统的运行管理,初始状态,出厂初期，已经过软硬件测试，仅有自身的特征码，尚未记,录其它关联部件信息,运行状态,内部已记录其它关联部件特征信息，只有在核实上游部件后,才进行与下游部件的通讯,禁

9、止状态,遭到非法侵入或其它意外，不向外发送任何信息,功能中止状态,仅针对,EMS ECU,防盗功能关闭,所有状态变换过程均在指定仪器下进行,状态变换过程取决于各部件之间预设的通讯协议,状态说明,SJTU,上海交通大学,防盗系统的运行管理,状态变换,1 EMS ECU,禁止状态,初始状态,运行状态,防盗功能,中止状态,任何有效信息,学,习,结,束,特殊,指令,特殊,指令,特殊,指令,SJTU,上海交通大学,2,防盗,ECU,禁止状态,学,习,结,束,恶意行为,初始状态,运行状态,任何有效信息,防盗系统的运行管理,SJTU,上海交通大学,发送器状态变换,3,发送器,初始状,态,运,行,状,态,特殊

10、,命令,不,可,返,回,运,行,状态,特,殊,命,令,SJTU,上海交通大学,防盗,ECU,主要故障与原因,防盗,ECU,主要故障,线圈开路,线圈短路,信号太弱,故障可能原因,温度、湿度影响、线圈老化、或意外情况,SJTU,上海交通大学,防盗,ECU,的诊断和维修,防盗,ECU,诊断,当前的防盗,ECU,内部的收发器,Transceiver,均可对上,述故障进行诊断并设置相应的标志位，并可以通过,诊断仪读取,防盗,ECU,维修,所有防盗控制单元中的组成器件均为一次性的，维,修时原则上采取更换新器件并重新匹配的原则,SJTU,上海交通大学,当前防盗主要发展方向,1,远程遥控,将,Immobili

11、zation,和,RKE,remote keyless entry,结合,利用,GPS,或手机基站进行远程定位，报警，制停,2,智能控制,内部加密算法可编程，更加安全,更加人性化设计，储存车主某些特定需要（空调温,度，电动座椅位置等,SJTU,上海交通大学,当前防盗主要发展方向,1,集成遥控门锁功能的发送器,运算单元,控制逻辑,电,源,管,理,加密发送器模块,滚动,码发,生器,调制模块,控制逻辑,RC,振荡器,用,户,接,口,遥控控制模块,命令,按钮,高频发,射器,发,送,器,非,接,触,式,接,口,EEPROM,发射,天线,SJTU,上海交通大学,当前防盗主要发展方向,2,集成单片机的发送器,运算单元,控制逻辑,电,源,管,理,加密发送器模块,发,送,器,接,口,定时器,中断控制,RC,振荡器,I/O,口,RISC,控制器,命令,按钮,高频发,射器,发,送,器,非,接,触,式,接,口,EEPROM,发射,天线,8,位,RISC,RAM,4,K,ROM,扩,展,口,SJTU,上海交通大学,汽车防盗发展进程,1996,Read only,Integrated receiver,R/W,Immobilizer,1997,1998,1995,1999,2000,20