汽车电气设备防盗技术课件

一、汽车防盗系统的种类汽车防盗系统按结构不同可分为：机械式、电子式和网络式；按设定方式不同可分为：定码与跳码两种。１．机械式汽车防盗系统（1）转向柱锁转向柱锁１─点火开关２─锁止器挡块３─开锁杠杆４─开锁按钮５─钥匙筒６─转向柱管上托架７─凸轮轴８─转向柱９─锁杆（2）方向盘锁方向盘防盗锁汽车防盗2背景介绍20世纪90年代初：在射频识别领域（RFID-RadioFrequencyIdentification)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；3系统基本原理基本原理：利用射频技术，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EMSECU和IMMO.ECU之间的加密通讯；EMSECU识别来自IMMO.ECU的信息，进而来控制点火和喷油。4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(EMSECU)防盗控制ECU(ImmobilizerECU)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。5系统基本组成（结构一）ECU:ElectronicControlUnit(电子控制器)EMS:EngineManagementSystem(发动机管理系统)Immo:Immobilizer(防盗器)发动机控制器EMSECU诊断仪Tester防盗控制器ImmoECU发送器Transponder收发器Transceiver6系统原理图(结构一)Power接收解码器模拟口串行口防盗ECUMicrocontroller密钥加密单元随机数生成器钥匙密码发动机控制ECU(EMS)Microcontroller密钥加密单元随机数生成器发送器7系统基本组成（结构二）发动机控制器EMSECU收发器Transceiver发射应答器Transponder诊断仪Tester8系统原理图(结构二)PowerTransponder(EMSECU)Microcontroller密钥加密单元随机数生成器收发器模拟口串行口9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CL10主要器件说明收发器（Transceiver）：收发器天线驱动模块解调模块TXRX控制逻辑单元控制器寄存器振荡器串行通讯口XTAL1DINDOUTCLKXTAL211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。UR1U1Uq1UL1UC1I1UL2I2Uq2IC2IR212写入:一般采用ASK(Amplitudeshiftkeying)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13读取:采用AM/PM(AmplitudemodulationandPhasemodulation)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14防盗ＥＣＵ参考图15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。16防盗ＥＣＵ加密说明1相互认证式（Mutualauthentication）：

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 ａ不含解密算法加密 ｂ含解密算法加密17防盗ECU相互认证示意图

加密传输锁密码钥匙密码随机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18防盗ECU相互认证流程图防盗ECU发送器发送请求信号、充电发送器身份号加密接收器密码解密接收器密码并核实，若错误则停止加密发送器密码解密并核实发送器密码发送加密接收器密码防盗ECU相互认证流程图：19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20无解密算法方式：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Ａ发送随机数C唤醒随机数D返回防盗ECU质询-应答式鉴别流程图21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：22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EMSECU，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:23上海交通大学防盗系统的运行管理状态变换1EMSECU：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特殊指令242防盗ECU：禁止状态学习结束恶意行为特殊指令初始状态运行状态任何有效信息防盗系统的运行管理25发送器状态变换3发送器：初始状态运行状态特殊命令不可返回运行状态特殊命令26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。27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。28上海交通大学当前防盗主要发展方向1远程遥控将Immobilization和RKE（remotekeylessentry）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）29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30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RISCRAM4KROM扩展口31上海交通大学汽车防盗发展进程'1996ReadonlyIntegratedreceiverR/WImmobilizer'1997'1998'1995'1999'2000'2001Challenge-ResponseMutualauthenticationRemoteEntryRemoteEntrywithimmobilizationPassiveEntryortruekeylessentryPassiveEntryIntelligentEntrywithGPSandotherfunctions32制动踏板防盗锁（3）制动器防盗锁（4）变速杆锁变速杆防盗锁车轮防盗锁（5）车轮锁２．电子式防盗系统（1）按密码形式不同分类主要分为定码防盗器和跳码防盗器两种（2）按输入密码的方式分类可分为按键式电子门锁、拨盘式电子门锁、电子钥匙式电子门锁、触摸式电子门锁以及生物特征式电子门锁。（3）按控制方式分类电子防盗系统可分为遥控式和无遥控式防盗系统（4）按防盗的结构不同分类电子声光类、机电结合类、网络报警类（5）按防盗的功能分类断油断电装置、无线电跟踪装置、遥控中央门锁、车身防盗识别系统３．网络式防盗系统网络式汽车防盗系统是利用GPS卫星定位系统，对汽车进行监控，以达到防盗目的。该防盗系统不但可以锁定汽车点火或起动，还可以通过GPS卫星定位系统（或其他网络系统），将报警信息和报警汽车所在的位置传送到报警中心。二、汽车防盗系统的组成汽车防盗系统一般由报警调置/解除装置、传感器、防盗电控单元（ECU）、报警装置、防止发动机起动和防止汽车移动装置等组成。1．报警调置/解除装置所有的车门、发动机底部及行李舱关闭时，车主通过报警调置/解除装置使车内所有的车门进行锁止，汽车防盗报警系统进入预警状态。2．传感器当报警系统工作时，传感器检测汽车有无异常情况发生。当汽车被移动或车门被打开时，传感器将检测到的信号传送给防盗电控单元ECU，防盗电控单元ECU根据其内部储存的数据进行比较，判断汽车是否正在被盗。3．电控单元接收各种传感器发送的信号，根据电控单元中预先储存的数据和编制的程序，通过数学计算和逻辑判断，确定车门是否锁定、车辆是否非法移动、被盗，以便控制各个执行器，从而使汽车处于报警状态。此外，防盗电脑还具有故障自诊断功能。4．报警装置防盗系统报警的方法通常采用喇叭鸣叫和灯光闪亮的方式，也有采用专用喇叭与普通喇叭进行组合的报警方法。三、汽车防盗系统主要部件的结构与原理1．防盗传感器作用：检测汽车是否被盗类型：热释电式红外线传感器、超声波传感器、振动传感器（检测汽车的冲击）和玻璃破碎传感器。（1）热释电式红外线传感器热释电式红外线传感器也称红外探头，通常安装在汽车内部驾驶员附近。它通过红外辐射变化来探测是否有人侵入车内。热释电式红外线传感器主要由具有高热电系数的红外热释电体晶片和配合滤光镜片窗口组成。它能以非接触形式，检测出物体放射出来的红外线能量变化，并将其转换成电信号输出。（2）超声波传感器超声波传感器的结构将两个压电元件粘合在一起，称为双压电晶片；由一个压元件构成的则称为单压电晶片。超声波射在压电晶片上，使压电晶片振动就会产生电压信号。反之，在压电晶片上加上一个电压也会产生超声波。（3）振动式传感器主要用来检测汽车受到的冲击。当汽车受到冲击，其振动达到一定强度时，防盗电控单元输出信号，控制报警装置报警。振动传感器主要有压电振动传感器、压阻式振动传感器和磁致伸缩式振动传感器。压电振动传感器的结构原理压缩式结构的振动传感器，调整通过中心孔的螺栓形质量块，即能检测出微小的振动。剪切式结构的振动传感器，它是将两块压电片对称地固定在轴的两侧。弯曲式结构的振动加速度传感器压阻式振动传感器互相垂直的三块弹簧钢制作的振动板的板面分别平行于X、Y、Z