汽车防盗系统简介ppt课件.ppt

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1、SJTU上海交通大学上海交通大学SJTU上海交通大学上海交通大学SJTU上海交通大学上海交通大学背 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上海交通大学上海交通大学系统基本原理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

2、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上海交通大学上海交通大学系统基本组成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。SJTU上海交通大学上海交通大学系统基本组成（结构

3、一）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TransceiverSJTU上海交通大学上海交通大学系统原理图系统原理图(结构一结构一)Power接收解码器接收解码器模拟口模拟口串行口串行口防盗防盗 ECUMicrocontroller密密 钥钥加密单元加密单元随机数生成器随机数生成器钥匙密码钥匙密码发动机控制发动机控制E

4、CU(EMS)Microcontroller密密 钥钥加密单元加密单元随机数生成器随机数生成器发送器发送器SJTU上海交通大学上海交通大学系统基本组成（结构二）系统基本组成（结构二） 发动机控制器EMS ECU收发器Transceiver发射应答器Transponder诊断仪TesterSJTU上海交通大学上海交通大学系统原理图系统原理图(结构二结构二)PowerTransponder(EMS ECU)Microcontroller密钥密钥加密单元加密单元随机数生成器随机数生成器收发器收发器模拟口模拟口串行口串行口SJTU上海交通大学上海交通大学主要器件说明主要器件说明发送器（Transpon

5、der）：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CLSJTU上海交通大学上海交通大学主要器件说明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XTAL1DINDOUTCLKXTAL2SJTU上海交通大学上海交通大学主要器件说明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。UR1U1Uq1UL1UC1I1UL2I2Uq2IC2IR2SJTU上海交通大学上海交通大学写入: 一般采用ASK(Amplitude shift keying)技

6、术，通过通、断天线实现在确定时期内的振幅变化。主要器件说明主要器件说明写入信号参考示意图SJTU上海交通大学上海交通大学读取: 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。主要器件说明主要器件说明信号读取参考示意图SJTU上海交通大学上海交通大学防盗参考图防盗参考图SJTU上海交通大学上海交通大学主要器件说明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。S

7、JTU上海交通大学上海交通大学防盗加密说明防盗加密说明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上海交通大学上海交通大学防盗防盗ECU相互认证示意图相互认证示意图 加加 密密 传传 输输锁密码锁密码钥匙密码钥匙密码随机数随机数钥匙标志码钥匙标志码比比 较较锁密码锁密码 钥匙密码钥匙密

8、码随机数发生器随机数发生器锁密码锁密码钥匙密码钥匙密码加加 密密解解 密密单单 元元防盗防盗ECU (锁锁)唤醒信号唤醒信号锁密码锁密码 钥匙密码钥匙密码钥匙标志码钥匙标志码发送器发送器(钥匙钥匙)加加 密密解解 密密单单 元元SJTU上海交通大学上海交通大学防盗防盗ECU相互认证流程图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：SJTU上海交通大学上海交通大学比比 较较密密 码码随机数生成器随机数生成器 加密单元加密单元防盗防盗ECU应答信号应答信号钥

9、匙识别码钥匙识别码质询信号质询信号防盗防盗ECU质询质询-应答式鉴别示意图应答式鉴别示意图钥匙识别码钥匙识别码发送器发送器加密单元加密单元密密 码码唤醒信号唤醒信号SJTU上海交通大学上海交通大学无解密算法方式：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发送随机数C唤醒随机数D返回防盗防盗ECU质询质询-应答式鉴别流程图应答式鉴别流程图SJTU上海交通大学上海交通大学防盗防盗ECU质询质询-应答式鉴别流程图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上海交通大学上海交通大学防盗

10、系统的运行管理防盗系统的运行管理初始状态初始状态：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。状态说明状态说明:SJTU上海交通大学上海交通大学防盗系统的运行管理防盗系统的运行管理状态变换状态变换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

11、结束特殊指令特殊指令特殊指令特殊指令SJTU上海交通大学上海交通大学2 防盗防盗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防盗系统的运行管理SJTU上海交通大学上海交通大学发送器状态变换发送器状态变换3 发送器：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SJTU上海交通大学上海交通大学防盗防盗ECU主要故障与原因主要故障与原因防盗防盗ECU主要故障：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。SJTU上海交通大学上海交通大学防盗防盗ECU的诊断和维修的诊断和维修防盗防盗

12、ECU诊断：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。防盗防盗ECU维修维修：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上海交通大学上海交通大学当前防盗主要发展方向当前防盗主要发展方向1 远程遥控远程遥控将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

13、上海交通大学当前防盗主要发展方向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：运算单元控制逻辑电 源 管 理加密发送器模块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遥控控制模块命令按钮高频发射器发发 送送 器器非接触式接口EEPROM发射天线SJTU上海交通大学上海交通大学当前防盗主要发展方向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：运算单元控制逻辑电 源 管 理加密发送器模块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控制器控制器命令按钮高频发射器发发 送送 器器非接触式接口EEPROM发射天线8位RISCRAM4K ROM扩展口SJTU上海交通大学上海交通大学汽车防盗发展进程汽车防盗发展进程1996Read onlyIntegrated receiverR/WImmobilizer199719981995199920002001Challenge-ResponseMutual authenticationRemote EntryRemote Entry with immobilizationPassive Entry or true keyless entryPassive EntryIntelligent Entry with GPS and other functions