CN100366474C - 机动车辆用生物测量防盗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机动车用生物测量防盗装置，该生物测量防盗装置包括一个生物指纹鉴别单元，该单元包括一个嵌入式指纹生物测量处理单元、一个能获取人的指纹生物测量图案的传感器、一个能存储生物测量数据和信息的闪速存储器，其中，该生物指纹鉴别单元具有典型的生物测量鉴别功能；一个嵌入式防盗控制器，它与生物指纹鉴别单元密切通信，以进行生物测量指纹登录、生物测量指纹鉴别操作和生物数据管理，嵌入式防盗控制器在其与生物指纹鉴别单元之间设有安全通信协议，用以防止非法进入生物指纹鉴别单元，在生物指纹鉴别单元和嵌入式防盗控制器之间生成有安全通信密钥。该生物测量防盗装置提供有防劫持保护功能，可进一步保护司机在驾驶状态下免遭劫持。

Description

机动车辆用生物测量防盗装置

技术领域

本发明涉及生物测量防盗装置，特别是涉及一种采用生物测量技术，可用于各类机动车的防盗装置。该生物测量防盗装置将通用生物测量系统与采集用于保护和授权使用的个人生物测量参数相结合，以确保机动车的防盗功能。

背景技术

机动车防盗装置是指防止机动车辆的非授权使用和允许车主使用的一种控制装置。1997年10月7日授于Anton Bachhuber的名称为“防止机动车辆非授权启动的防盗装置及其操作方法”的美国5,675,490号专利公开了一种防盗装置，该装置包括一个测试单元，通过数据线与测试单元连接的控制装置及至少一个带有无线电发射机应答器的点火钥匙。点火钥匙动作时，测试单元通过数据线将请求信号发送到各个控制装置，控制装置传送回识别码并与所要求的代码进行比较。如果回复识别码的控制装置少于规定的数量，则测试单元会阻止发动机启动。在存在疑问时，如果至少规定数量的控制装置回复了其识别码，则测试单元会启动所有控制装置。

2001年1月30日授于William David Treharnc的名称为“对发动机进行电子控制的车辆防盗系统”的美国6,181,026号专利公开了采用多个传感器监控发动机状态以确定是否需要重新启动防盗装置的内容。如果在想要启动发动机时收到来自收发器的授权安全码，防盗装置将解除设防。发动机防盗控制器监控发动机接收传感器，如果发动机运行传感器显示发动机并未运行(即使并未检测出点火开关已到位)，发动机防盗控制器将切换到设防状态。

CN1375798A公开了一种“汽车管理系统”，该系统包括一个装在汽车上的移动通信终端，一个汽车动作控制机构，一个操作终端(通过移动通信网发出遥控信号)，上述的移动通信终端和操作终端是一种短距离无线通信机构。在其操作终端设有输入指纹信息的生态信息输入部，其动作控制机构通过输入的信息进行操作者认证。其生态信息输入部是设在其操作侧，既遥控器上，且为通用指纹装置，其输入的信息通过无线传输方式发送给汽车上的接受装置，再进行指纹认证，它采用的是一种常规的指纹技术。

CN2552092Y公开了一种“汽车指纹防盗装置”，它是在仪表盘上安装指纹采集器，在汽车电子控制单元中加装指纹对比检测模块，该装置的安全保密性能较差。

已公开专利中并未涉及生物测量技术与防盗装置的应用。现有技术也未公开在系统中使用安全通信协议。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种采用生物测量技术和防盗技术的车用生物测量防盗装置。

为实现上述目的，本发明提供一种机动车辆用生物测量防盗装置，该装置包括：

(a)、一个生物指纹鉴别单元，该单元包括一个嵌入式指纹生物测量处理单元、一个能获取人的指纹生物测量图案的传感器、一个能存储生物测量数据和信息的闪速存储器，其中，该生物指纹鉴别单元具有典型的生物测量鉴别功能，所述传感器包括能获取人的指纹生物测量图案的电容式、电场式传感装置或光学传感器，生物测量指纹鉴别单元设有生物测量登录时间，每个用户不超过100微秒，被指定的具有访问权的用户不超过5个；

(b)、一个嵌入式防盗控制器，它与生物指纹鉴别单元密切通信，以进行生物测量指纹登录、生物测量指纹鉴别操作和生物数据管理，其中，嵌入式防盗控制器在其与生物指纹鉴别单元之间设有安全通信协议，用以防止非法进入生物指纹鉴别单元，且在生物指纹鉴别单元与嵌入式防盗控制器之间生成有安全通信密钥，它还包括一个微控制系统，该系统与生物测量指纹鉴别单元进行通信；

该装置还包括一个用于保护存储器中控制嵌入式防盗控制器动作的生物测量数据和信息的专有数据加密系统。

该机动车辆用生物测量防盗装置包括：

(a)、一个生物指纹鉴别单元，该单元包括一个嵌入式指纹生物测量处理单元、一个能获取人的指纹生物测量图案的传感器，一个能存储生物测量数据和信息的闪速存储器，该生物指纹鉴别单元具有典型的生物测量鉴别功能；

(b)、一个嵌入式防盗控制器，它与生物指纹鉴别单元密切通信，以进行生物测量指纹登录、生物测量指纹鉴别操作和生物数据管理，其中，嵌入式防盗控制器在其与生物指纹鉴别单元之间设有安全通信协议，用以防止非法进入生物指纹鉴别装置，且在生物指纹鉴别单元与嵌入式防盗控制器之间生成有安全通信密钥，且

(c)、一个嵌入式安全通信协议，它是生物测量指纹鉴别单元与嵌入式防盗控制器之间的用以防止非法进入生物测量指纹鉴别内存的专有通信结构；

该装置还包括多个由嵌入式指纹鉴别单元控制的辅助功能单元，该辅助功能单元包括起动电机控制单元、点火线圈控制单元、燃料泵控制单元、截止阀控制单元、电源控制单元、环形天线单元、LED显示器及蜂鸣器控制单元、驾驶员门及其它门控制单元、警笛控制单元、超越控制开关控制单元、点火钥匙传感器及控制单元和制动开关控制单元，在辅助功能单元内存储有鉴别加密用的编码序列。

本发明克服了现有技术的弊端，该车用生物测量防盗装置将系统内置有安全通信协议的生物测量技术与防盗技术相结合，以生成用于授权访问各功能部件的安全通信向量密钥。本生物测量防盗装置还内置有专有数据保护协议和程序，以确保存储器中的所有信息由个人生物测量信息生成的密钥予以加密，该密钥也是生物测量指纹授权系统内的一种鉴别码技术。

附图说明

图1是本发明的车用生物测量防盗装置框图。

图2是本发明的车用生物测量防盗装置中12个辅助功能单元的示意图。

图3是本发明的车用生物测量防盗装置流程图，示出了生物测量指纹鉴别过程及生物测量指纹鉴别单元和嵌入式防盗控制器之间的安全命令生成的功能流程。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的各种特征进行说明。

本发明的优选实施例提供了一种车用生物测量防盗装置10。如图1所示，生物测量防盗装置200由一个生物测量指纹鉴别单元(BAU)20和一个嵌入式防盗控制器(EIC)30组成。

生物测量指纹鉴别单元20含有一个嵌入式指纹生物测量处理单元22、一个指纹传感器24和一个生物数据存储单元26，该生物数据存储单元可以是一个能存储生物测量数据和信息的闪速存储器。指纹传感器24可以是电容式或电场式敏感装置，也可以是光学传感器或类似传感器，它能获取或阅读人的指纹生物测量图案。而且，生物测量指纹鉴别单元20还配有一个LED指示器28，用以显示确认的鉴别结果。

根据本发明，生物测量指纹鉴别单元20还内置有一个专有数据加密系统，用以保护存储器中的生物测量数据和信息。该系统用于控制嵌入式防盗控制器30有效进行预定的操作或用户设置的操作。

同时，生物测量指纹鉴别单元20还提供了生物测量验证和系统访问时间(预订的登录时间)，该时间最好不超过50微秒或适于防盗装置200运行所需的时间。一般来说，每个用户的登录时间不能超过100微秒，5个以下的用户被授于防盗装置200的访问权。但是，登录时间和用户数量为可变参数，它们可在生产过程中予以修改或调整。生物测量指纹鉴别单元20还内置有一个专有数据加密系统，用于保护数据和信息。

根据本发明，嵌入式防盗控制器30是一个微控制器系统，用于对生物测量指纹鉴别单元20进行控制和密切通信，以便进行生物测量指纹登录、生物测量指纹鉴别和生物数据管理。

如图1所示，嵌入式防盗控制器30设有安全通信协议接口32，使得嵌入式防盗控制器30可在其与生物测量指纹鉴别单元20之间建立安全通信协议，以禁止非法访问生物测量指纹鉴别单元20，从而防止非授权访问生物测量指纹鉴别单元20的生物数据存储单元26内存储的生物数据。嵌入式防盗控制器30在其与生物测量指纹鉴别单元20之间生成有安全通信密钥，该密钥的功能是在嵌入式防盗控制器30的权限控制范围内控制和命令多项辅助功能的操作。

如上所述，嵌入式安全通信协议是生物测量指纹鉴别单元20和嵌入式防盗控制器30之间的一个专有通信结构。这一通信结构在生物测量指纹鉴别单元20和嵌入式防盗控制器30之间建立一个安全数据通信线路，以禁止非法访问生物测量指纹鉴别单元20的生物数据存储单元26内存储的生物数据。一般来说，数据通信线路是基于出厂编码顺序，带有主生物指纹生成的随机编号。主生物指纹生成的随机编号则通过主生物指纹登录而生成。

如图1、2所示，本发明中所述的生物测量防盗装置200还包括多个辅助功能单元80，该单元包括起动电机控制单元42、制动开关单元43、点火钥匙单元44、超越控制开关单元45、警笛单元46、驾驶员门及其它门单元47、LED显示器及蜂鸣器单元48、环形天线单元49、电源单元50、截止阀单元51、燃料泵单元52和点火线圈单元53。上述辅助功能单元80由嵌入式防盗控制器30控制，但是，必须由生物测量指纹鉴别单元20给于“授权密钥或授权存取权”，才能访问辅助功能单元80，且这种授权存取权是一种编码序列，它存储在辅助功能单元80内，并采用加密鉴别。

本发明中，起动电机控制单元42用于使机动车电机开始运转，从而使机动车发动机运行。只有在收到嵌入式防盗控制器30发出的匹配命令序列(根据生物测量指纹鉴别单元20的授权)时，机动车电机才能启动和运行。

点火线圈单元53用于激活机动车发动机的点火。只有在收到嵌入式防盗控制器30发出的匹配命令序列(根据生物测量指纹鉴别单元20的授权)时，点火操作才能开始。

燃料泵控制单元52用于使燃料泵向发动机供油。只有在收到嵌入式防盗控制器30发出的匹配命令序列(根据生物测量指纹鉴别单元20的授权)时，供油操作才能被激活。

截止阀单元51用于关闭或停止机动车阀门的运行。只有在收到嵌入式防盗控制器30发出的匹配命令序列(根据生物测量指纹鉴别单元20的授权)时，截止阀的上述动作才能被激活。

电源控制单元50不间断地向本发明所述的防盗装置200供电。只有在收到嵌入式防盗控制器30发出的匹配命令序列(根据生物测量指纹鉴别单元20的授权)时，供电操作才能被激活。

环形天线单元49用于激活无钥匙开门系统的远程接收器(未示出)。如果嵌入式防盗控制器30发出的是一个非匹配命令序列，或未经生物测量指纹鉴别单元20授权，则无法进行开门操作。

LED显示器及蜂鸣器单元48提供系统设防和未设防状态的反馈。如果未收到嵌入式防盗控制器30根据生物测量指纹鉴别单元20的授权发出的匹配命令序列，则此项功能不发生作用。

驾驶员门及其它门控制单元47用于检测门的开启状态，并激活防盗装置200的后续动作，如：自动设防或解除设防。如果未收到嵌入式防盗控制器30根据生物测量指纹鉴别单元20的授权发出的匹配命令序列，则此项功能不发生作用。

出现对机动车的非授权访问或非法操作时，警笛控制单元46会激活警笛单元。如果未收到嵌入式防盗控制器30根据生物测量指纹鉴别单元20的授权发出的匹配命令序列，则会激活警笛功能。

超越控制开关单元45用于对非生物测量访问(给出非生物测量访问实例)进行超越功能控制。只有在收到嵌入式防盗控制器30根据生物测量指纹鉴别单元20的授权发出的匹配命令序列时，才能激活该功能。

点火钥匙单元44提供相关的逻辑控制和存取权以激活点火钥匙传感器。只有在收到嵌入式防盗控制器30根据生物测量指纹鉴别单元20的授权发出的匹配命令序列时，才能激活传感器。

出现对机动车的非授权访问或非法操作时，制动开关单元43负责释放制动开关。如果未收到嵌入式防盗控制器30根据生物测量指纹鉴别单元20的授权发出的匹配命令序列，则会激活该功能。

图3是一流程图，它示出了生物测量指纹鉴别过程的功能流程，以及生物测量指纹鉴别单元20和嵌入式防盗控制器30之间的安全命令集生成流程。为使本发明的防盗装置处于设防状态，下车前可将点火钥匙转动到“OFF”位置。用户将指纹放在指纹传感器24上，等待确认用的LED指示灯28的出现。LED指示灯28通过彩色(如绿色)或闪烁方式进行显示。延迟时间结束之前(例如：延迟时间设为30秒；可通过在生产过程中编程或修改来定时)，下车并关好所有车门。时间超过之前，蜂鸣器单元48将发出大约10～15秒的蜂鸣声，这一定时也可通过编程或更改来进行。这样，超过规定时间时，系统则进入设防状态。LED指示器28应采用其它不同的颜色(如红色)并慢速闪烁，来表示系统现处于设防状态。如果车门未关好，系统会在进入设防状态时多次发出报警声。报警声的时间也可设置。

如图3所示，在设防状态下，一旦某个车门打开时，系统将在大约40-60秒内实施指纹识别310序列，并解除生物测量指纹装置的设防状态。在这一期间内，由于制动控制单元43仍处于非工作状态，因此机动车可以被启动但不能驾驶。在320步骤，系统对用户的生物数据进行验证。只有当鉴别成功并已通过嵌入式防盗控制器30向各个辅助功能单元80发出有效的命令集之后，机动车才能正常运行。然而，如果已发布了无效命令集，使得鉴别过程在330步骤失败，那么，机动车点火将关闭，机动车将无法启动。在这种情况下，警笛单元46会在大约15～20秒的警告期后被激活。因此，用户有充足的时间放入正确的指纹进行正确鉴别。15～20秒的警告期后，警笛单元46将被激活，系统进入“关闭阶段”。在这一关闭阶段中，机动车发动机将被关闭，蜂鸣器发出蜂鸣声，同时LED指示灯快速闪烁，且警笛鸣叫。在这种情况下，用户必须离开钥匙传感器单元，并将正确的指纹放在指纹传感器上，踩下机动车刹车板，才能使系统复位。此时，系统将返回指纹识别阶段，并开始另一个循环。如果330步骤的鉴定过程成功，就会生成加密指示器340。在优选实施例中、指示器采用一种“间接寻址方法”来存储加密密钥、它与指纹鉴别密切相关。因此，加密密钥并非固定密钥，而是一种与指纹本身相关的密钥，且只有相同的指纹才能阅读闪速存储器中存储的细节。本发明的系统可通过加密指示器340在生物测量存储器中检索加密密钥，因而加密密钥并不是存储于数据闪速存储器中。所以，即使将闪速存储器移出进行机读，非授权者也读不出任何内容。

根据本发明，出厂代码360是厂商便于生产控制而采用的另一组钥匙。出厂代码只是工厂生产钥匙时对系统的唯一的保护钥匙，该钥匙首次在装置中使用时，用户应进行系统注册，并将其添加在用户生物测量钥匙中。

安全钥匙生成(多项附加)370是一种专有方法，用于嵌入式生物测量钥匙和出厂钥匙，以形成对系统中存储的数据进行加密和检索的最终钥匙码。数据加密/解密流程380是数据的加密过程，加密算法中采用一套组合钥匙(多项生成的万能钥匙)。闪存读/写是将数据读入/写入闪速存储器的程序。

机动车需要养护或维护时，可将系统设置为“服务模式”。在这一模式下，可绕过生物测量指纹鉴别过程。为从设防模式进入“服务模式”，首先应解除设防状态，然后在15秒内将点火钥匙连续打开N次(最好为3次)。LED状态指示灯将转换为单色显示(如：单橙色)，此时，系统已进入“服务模式”。根据本发明，生物测量防盗装置将一直处于“服务模式”，即使取走防盗装置的电池亦不例外，因此，生物测量防盗系统中的所有生物信息都能得到保密和保护。

系统处于服务模式时，用户需在指纹阅读器24上放上正确的指纹，打开点火装置，并在10-15秒内踩下刹车板。此时，LED状态指示灯应转为以某种“闪烁色”(如橙色闪烁)来显示，持续闪烁10秒钟后停止，表明系统正退出服务模式，蜂鸣器将发出较长的蜂鸣声予以进一步确认。

如果用户已由出厂代码登录，当用户将指纹放在指纹传感器24上，并按预订次数(如5次)打开点火钥匙时，LED状态指示灯将转为纯色显示(如绿色)，生物测量指纹鉴别单元20开始处理指纹数据，并创建了用于以后鉴定的相应的数据库。如果登录成功，则LED状态指示灯将以闪烁色(如绿色闪烁)显示，同时蜂鸣器将发出较长的蜂鸣声。如果登录不成功，LED状态指示灯将以纯色(如红色)和较短的蜂鸣声表示，登录失败时，用户必须重新启动整个登录过程，才能进行再次登录。

在非设防模式下，用户可注册附加用户以获得机动车使用权。在这种情况下，主用户应在指纹传感器上按下指纹，并按预订次数(如5次)启动点火钥匙，同时，在10-15秒内踩下刹车板。此时，LED状态指示灯显示纯色(如绿色)，表明新用户可将其指纹放在指纹传感器上。

在成功处理并生成数据库后，LED状态指示灯将显示闪烁色(如绿色闪烁)，同时蜂鸣器将发出较长的蜂鸣声。如果登录不成功，LED指示灯将以纯色(如红色)和较短的蜂鸣声表示。登录失败时，用户必须重新启动整个登录过程，才能进行再次登录。

根据本发明，每次注册新用户时，必须对主用户的指纹进行鉴别。生物测量防盗系统的授权用户总数限于8人。但是，这一限制已在生产过程中设置，并可通过编程予以更改。

在另一优选实施方案中，在驾驶模式下，如果司机被迫离开机动车(例如，机动车遭劫持)，则会激活本发明的防盗系统。如果驾驶员门在驾驶状态中被打开，系统将被初始化，并等待30秒钟以检测授权指纹。换句话说，在这一优选实施方案中，如果驾驶员被迫离开机动车时发动机仍在运行，且系统并未检测出授权指纹，则系统将会被激活并进入防劫持程序。如果未能在最初的30秒内识别出授权指纹，系统将开始以较短的蜂鸣声发出警告，遇险灯开始闪烁，警告司机在指纹传感器24上放上授权指纹。在接下来的30秒内，如果仍未识别出授权指纹，LED指示灯28将开始闪烁，并发出较长的蜂鸣告警声。再过30秒钟时，如果仍未识别出授权指纹，警笛将开始鸣叫，发动机将在30秒后停止运行。在防劫持程序过程中，只要识别出了授权指纹，防劫持程序将解除并恢复到正常的驾驶模式。但是，如果由于防劫持程序已完成，致使发动机停止运行，授权的司机可首先关闭点火钥匙，然后再启动点火钥匙，并踩下刹车板，同时在指纹传感器24和生物测量指纹鉴别单元20上按下指纹，即可将机动车恢复到正常驾驶模式。因此，可将系统恢复到正常状态。

本领域中专业人员知道，在不违背本发明精神或范围的前提下，可对说明书实施例中所描述的本发明进行多种修改或改进。因此，上述实施例是对本发明的说明而不是对它的限制。

Claims (2)

1.一种机动车辆用生物测量防盗装置，其特征在于，它包括：

(a)、一个生物指纹鉴别单元，该单元包括一个嵌入式指纹生物测量处理单元、一个能获取人的指纹生物测量图案的传感器、一个能存储生物测量数据和信息的闪速存储器，其中，该生物指纹鉴别单元具有典型的生物测量鉴别功能，所述传感器包括能获取人的指纹生物测量图案的电容式、电场式传感装置或光学传感器，生物测量指纹鉴别单元设有生物测量登录时间，每个用户不超过100微秒，被指定的具有访问权的用户不超过5个；

(b)、一个嵌入式防盗控制器，它与生物指纹鉴别单元密切通信，以进行生物测量指纹登录、生物测量指纹鉴别操作和生物数据管理，其中，嵌入式防盗控制器在其与生物指纹鉴别单元之间设有安全通信协议，用以防止非法进入生物指纹鉴别单元，且在生物指纹鉴别单元与嵌入式防盗控制器之间生成有安全通信密钥，它还包括一个微控制系统，该系统与生物测量指纹鉴别单元进行通信；

该装置还包括一个用于保护存储器中控制嵌入式防盗控制器动作的生物测量数据和信息的专有数据加密系统。

2.一种机动车辆用生物测量防盗装置，它包括：

(a)、一个生物指纹鉴别单元，该单元包括一个嵌入式指纹生物测量处理单元、一个能获取人的指纹生物测量图案的传感器、一个能存储生物测量数据和信息的闪速存储器，该生物指纹鉴别单元具有典型的生物测量鉴别功能；

(b)、一个嵌入式防盗控制器，它与生物指纹鉴别单元密切通信，以进行生物测量指纹登录、生物测量指纹鉴别操作和生物数据管理，其中，嵌入式防盗控制器在其与生物指纹鉴别单元之间设有安全通信协议，用以防止非法进入生物指纹鉴别装置，且在生物指纹鉴别单元与嵌入式防盗控制器之间生成有安全通信密钥，且

(c)、一个嵌入式安全通信协议，它是生物测量指纹鉴别单元与嵌入式防盗控制器之间的用以防止非法进入生物测量指纹鉴别内存的专有通信结构；

该装置还包括多个由嵌入式指纹鉴别单元控制的辅助功能单元，该辅助功能单元包括起动电机控制单元、点火线圈控制单元、燃料泵控制单元、截止阀控制单元、电源控制单元、环形天线单元、LED显示器及蜂鸣器控制单元、驾驶员门及其它门控制单元、警笛控制单元、超越控制开关控制单元、点火钥匙传感器及控制单元和制动开关控制单元，在辅助功能单元内存储有鉴别加密用的编码序列。

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