汽车防盗系统 简介
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郑重声明:
本文所有内容仅做学术讨论用
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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;
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系统基本原理
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.
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系统基本组成
防盗系统的基本组成包括四个部分:
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系统基本组成(结构一) 系统基本组成(结构一)
诊断仪Tester 发动机控制器 EMS ECU 防盗控制器Immo ECU 收发器 Transceiver 发送器 Transponder
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)
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
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防盗ECU相互认证示意图
防盗ECU (锁) 防盗 锁
唤醒信号
发送器(钥匙 发送器 钥匙) 钥匙
钥匙标志码
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防盗系统的运行管理
状态变换 1 EMS ECU:
任何有效信息
运行状态
学 习 结 束
特殊 指令
禁止状态
特殊 指令
初始状态
特殊 指令
防盗功能 中止状态
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防盗系统的运行管理
2 防盗 防盗ECU: :
任何有效信息
运行状态
学 习 结 束
恶意行为
禁止状态
初始状态
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发送器状态变换
发送器
加密发送器模块 遥控控制模块 非 调制模块 用 EEPROM 滚动 接 户 码发 触 运算单元 控制逻辑 接 式 生器 RC振荡器 口 接 口 控制逻辑 电 源 管 理
高频发 射器
发射 天线Байду номын сангаас
命令 按钮
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当前防盗主要发展方向
2 集成单片机的发送器 集成单片机的发送器:
发送器
加密发送器模块 非 EEPROM 接 运算单元
1 远程遥控 将Immobilization 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) 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: 集成遥控门锁功能的发送器:
发射
接 口 控制逻辑
RISC控制器 控制器 发 8 4 定时器 位 送 中断控制 器 接 RC振荡器 口 K ROM RAM 电 源 管 理
高频发 射器
I/O 口
RISC
口
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汽车防盗发展进程
Intelligent Entry with GPS and other functions
Passive Entry or true keyless entry Remote Entry with immobilization Integrated receiver Challenge-Response Mutual authentication R/W Read only
诊断仪Tester 发动机控制器 EMS ECU 收发器 Transceiver
发射应答器 Transponder
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系统原理图(结构二)
(EMS ECU)
收发器
Transponder
Microcontroller 加密单元 随机数生成器 密钥
串行口
模拟口
Power
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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.
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防盗ECU ECU加密说明 防盗ECU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.
3 发送器: 发送器:
特殊 命令
初始状 态
运 行 状 态
特殊 命令
不 可 返 回 运 行 状态
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防盗ECU主要故障与原因
防盗ECU主要故障: 主要故障: 防盗 主要故障 线圈开路 线圈短路 信号太弱 故障可能原因: 故障可能原因: 温度,湿度影响,线圈老化,或意外情况.
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防盗ECU的诊断和维修
写入信号参考示意图
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主要器件说明
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.
信号读取参考示意图
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防盗ECU ECU参考图 防盗ECU参考图
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主要器件说明
防盗ECU质询-应答式鉴别示意图
防盗ECU 防盗
唤醒信号
随机数生成器 密码 加密单元 比较
发送器
钥匙识别码
钥匙识别码 质询信号 应答信号
加密单元 密码
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防盗ECU质询-应答式鉴别流程图
无解密算法方式: 识别主体 生成随 机数A 随机数C 采用相同密钥的 同一加密算法 随机数A 随机数D 返 回 比较算 法结果
发送器(Transponder): 电源管 理模块 L C 控制逻 辑模块
数据加调 解调模块 计算 模块 存储 单元
非接触式无源型
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主要器件说明
收发器(Transceiver):
收发器
TX
天线驱 动模块
控制逻 辑单元
XTAL1
振荡器
XTAL2 DIN
RX
解调模块
控制器 寄存器
串行通讯口
DOUT CLK
Passive Entry Remote Entry
Immobilizer
'1996 '1997 '1998 '1999 '2000 '2001
'1995
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�
防盗ECU诊断: 诊断: 防盗 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 维修: 防盗 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.
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当前防盗主要发展方向
唤 醒 识别客体
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防盗ECU质询-应答式鉴别流程图
含解密算法方式: 识别主体 唤 醒 识别客体 随机数 +固定码A 加密算法 随机数D 采用对应的解密 算法得到固定码B 比较A,B
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防盗系统的运行管理
状态说明: 状态说明
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 初始状态 录其它关联部件信息. 运行状态 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, 运行状态 才进行与下游部件的通讯. 禁止状态 禁止状态:遭到非法侵入或其它意外,不向外发送任何信息. 禁止状态 功能中止状态 功能中止状态:仅针对EMS ECU,防盗功能关闭. 功能中止状态 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.
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系统原理图(结构一)
发动机控制ECU 发动机控制 (EMS) Microcontroller 加密单元
防盗 ECU
Microcontroller 加密单元 随机数生成器 钥匙密码
接收解码器 串行口
发送器
随机数生成器
模拟口
Power
密钥
密钥
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系统基本组成(结构二) 系统基本组成(结构二)
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主要器件说明
感应耦合电路: 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.
UR1 I1 U1 UL1
I2 UL2 Uq2 IC2 IR2
Uq1 UC1
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主要器件说明
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.
加密 解密 单元
比较
随机数发生器
钥匙标志码 随机数 锁密码 钥匙密码
锁密码 钥匙密码
加密 解密 单元
锁密码 钥匙密码
锁密码 钥匙密码
加密传输
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防盗ECU相互认证流程图
防盗ECU相互认证流程图:
防盗ECU 加密接收器密码 解密并核实 发送器密码
发送器
解密接收器密码并核 实,若错误则停止