CN101393658B

CN101393658B - 汽车中控防盗方法及系统

Info

Publication number: CN101393658B
Application number: CN2008100693989A
Authority: CN
Inventors: 梁风华; 梁鹏; 何举刚
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: US20100286846A1; CN101393658A; EP2246227B1; EP2246227A1; US8924041B2; WO2009105946A1; ZA201004413B; MY154075A; EP2246227A4

Abstract

一种汽车中控防盗方法，由遥控器与中控系统的控制器通过无线通讯，以滚码方式进行匹配和验证，中控系统控制器根据遥控器和中控系统验证情况以及点火开关、车门状态开关的动作，进行警戒状态的选择和判断；中控系统与发动机管理系统通过总线，以滚码方式向发动机管理系统传输警戒状态信号，如果状态合法，发动机管理系统先与中控系统通过双向加密通讯进行安全通讯认证，根据认证结果判断是否允许启动发动机，如果不允许，则通过控制油路和喷油锁止发动机。根据上述方法设计一种汽车中控防盗系统，主要由遥控器、中控系统、发动机管理系统组成。该发明具有总体成本低、系统本身安全性好、适用范围广的特点。

Description

汽车中控防盗方法及系统

技术领域

本发明属于汽车防盗相关技术领域，尤其涉及一种汽车中控防盗方法与装置。

背景技术

汽车防盗的形式多种多样，但就目前而言，主要有两种，机械式防盗与电子式防盗。其中，从原理上讲，电子式防盗主要有如下几种形式：车身防盗、发动机锁止防盗、GPS防盗、中控防盗等。

机械式防盗存在问题是，钥匙易被复制；

有些电子防盗需要增加额外成本，如发动机锁止防盗、GPS防盗，而有些电子防盗则不能从根本上解决防盗问题，如车身防盗，在遇到车辆被盗情况时仅仅是声光报警，不能实质阻止盗车。

发明内容

本发明集成中控防盗与发动机锁止防盗的部分优点，形成了一种新型的中控防盗方法及系统，以低成本的方法实现较安全的车辆防盗，适用于经济型汽车，在应用该防盗系统后，整车可节省一套独立的防盗系统，同时，使用更安全的方法匹配遥控器。

本发明的技术方案如下：

一种汽车中控防盗方法，在中控系统的控制器中和发动机管理系统中增加数据总线，中控系统和发动机管理系统通过该数据总线实现通信；由遥控器与中控系统的控制器通过密码方式进行匹配；中控系统控制器根据遥控器和中控系统验证情况以及点火开关、车门状态开关的动作，进行警戒状态的选择和判断；中控系统与发动机管理系统通过滚码方式向发动机管理系统传输警戒状态信号，如果状态合法，发动机管理系统再与中控系统控制器通过双向加密通讯进行安全通讯认证；发动机管理系统根据认证结果判断是否允许启动发动机，进行发动机锁止和解锁，发动机管理系统通过控制油路和喷油锁止发动机。

根据上述方法的一种汽车中控防盗系统，由与发动机管理系统通讯的中控系统和遥控器以及发动机管理系统组成，其特征为：遥控器通过无线滚码与中控系统实现通信，在中控系统的控制器中和发动机管理系统中增加数据总线，中控系统和发动机管理系统通过该数据总线实现通信，发动机管理系统与油路控制系统和喷油控制系统相连；其中，遥控器与中控系统，以及中控系统与发动机管理系统进行滚码算法进行身份验证；中控系统与发动机管理系统通过安全认证程序来判断是否启动发动机，进行发动机锁止和解锁，发动机管理系统通过控制喷油锁止发动机。

本发明优点如下：

1.总体成本低，在整车配置可以与EMS通讯的中控系统和遥控钥匙(遥控钥匙与中控系统通过滚码方式进行验证)的前提下，无需专门增加额外的硬件防盗系统，仅需对软件进行修改，因此其增加的成本几乎为0；

2.系统本身安全性好：

a)遥控器与中控系统通过安全的滚码算法进行身份验证；

b)为保证中控系统状态的合法性，增加一套中控系统安全传输状态密文的滚码编码解码算法；

c)为保证中控系统身份的合法性，中控系统与发动机管理系统通过双向通讯认证，在继承了以往发动机锁止防盗系统的优点基础上，通过上述(2)，使安全性得到了进一步加强；

这样，窃贼必须具备两套算法才可以启动发动机，难度更高；

d)发动机管理系统通过锁止油路和喷油锁止发动机，避免了传统的仅仅通过简单的断开起动电机或油路的锁止方式；

3.适用范围广，由于满足该方案实现条件的车型多，因此适用范围广。

附图说明

图1是中控系统低速CAN参考电路图；

图2是中控系统高速CAN参考电路图；

图3是中控系统LIN总线或者K-Line参考电路图；

图4是中控系统与发动机管理系统认证过程示意图；

图5是本发明的防盗系统的工作流程图；

图6是本发明的中控系统状态转换示意图；其中图6A是点火开关处于off状态时，中控系统状态转换示意图；图6B是点火开关处于on状态时，中控系统状态转换示意图。

图7是本系统硬件框图和硬件上软件变化的框图；

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案进一步详细表述。

本发明首先提出的是一种汽车中控防盗方法，在中控系统的控制器中增加数据总线，在发动机管理系统中增加数据总线；

由遥控器(遥控钥匙)与中控系统的控制器通过算法(此处的算法只要是比较安全的滚码算法即可，比如Keelog、AES等)进行身份验证；

中控系统控制器或中控系统根据遥控器和中控系统验证情况以及车身部分用电器的动作，进行警戒状态的选择和判断；

中控系统通过总线以加密方式向发动机管理系统发出中控系统警戒状态的密文，发动机管理系统再对该密文进行解密，如果，解密结果为警戒解除状态，发动机管理系统再启动与中控系统控制器通过双向加密通讯进行认证过程，发动机管理系统根据认证结果判断是否启动发动机，进行发动机锁止和解锁，发动机管理系统通过控制喷油锁止发动机；

本方法通过密码方式进行遥控器匹配，通过密码方式进行中控系统(中控系统)与发动机管理系统的匹配。同时中控系统又通过转换警戒状态，然后通过中控系统与发动机系统进行安全通讯认证，这样，使用非法遥控器，或使用其他手段就无法启动发动机，从而达到防盗的目的。

进一步，根据上述汽车中控防盗方法，本发明还提出一种实现上述方法的汽车中控防盗系统，它由可与发动机管理系统通讯的中控系统和遥控钥匙以及发动机管理系统组成，遥控钥匙与中控系统是通过滚码方式进行验证，其中：

对于遥控钥匙，在其软件中增加与中控系统进行验证的滚码编码算法(一般遥控钥匙中已具有)，该算法可使用Keelog算法衍生，也可使用AES算法衍生，或者其他算法衍生，无论哪种算法，基本要求如下：1.生产厂家对该算法中的序列号严格保密；2.该算法中密钥不低于64位，同步计数器不低于16位；

对于中控系统，在其硬件中增加CAN总线、LIN总线或者K-Line的transiever，其参考电路如图1、图2、图3所示。

在其软件中增加如下：

1、识别遥控钥匙的滚码解码算法(一般中控系统本身已具有)，该算法可使用Keelog算法衍生，也可使用AES算法衍生，或者其他算法衍生，无论哪种算法，基本要求如下：(1).生产厂家对该算法中的序列号及制造商代码严格保密；(2).该算法中密钥不低于64位，同步计数器不低于16位；(3)该算法与遥控钥匙编码算法对应；

2、增加另外一套用于和发动机管理系统进行滚码验证的编码算法，算法要求与遥控器中的滚码编码算法基本要求相同，不同点在于遥控器中编码算法输入所使用的功能键(遥控系统按键)状态在此处变为中控系统警戒状态；

3、CAN总线、LIN总线或者K-Line的通讯协议，CAN2.0A、CAN2.0B、LIN1.4-2.1及以后协议、K-Line均可；

4、增加中控系统与发动机管理系统认证程序，当遥控钥匙与中控系统验证完成后，点火开关打到ON时，即启动该程序，该认证程序采用以下原理(如图4所示)：

发动机管理系统发随机数r给中控系统，中控系统通过密钥和r，使用加密算法得出f(r，密钥1)，并将f(r，密钥1)，发送至发动机管理系统；同时，在发动机管理系统内部，也通过密钥和r，使用同样的加密算法获得f(r，密钥2)，发动机管理系统从中控系统接收到f(r，密钥2)时，进行判断，当f(r，密钥1)＝f(r，密钥2)，即确定密钥1＝密钥2，才允许发动机启动，并发送认证成功结果，否则，发动机控制模块发送认证失败结果，锁止发动机；

发动机管理系统通过锁止油路和喷油锁止发动机；

对于发动机管理系统，在其硬件中增加CAN总线、LIN总线或者K-Line的transiever，其参考电路如图1-图3所示；

在其软件中：

1.增加CAN总线、LIN总线或者K-Line的通讯协议，CAN2.0A、CAN2.0B、LIN1.4-2.1及以后协议、K-Line均可；

2.增加一套与中控系统进行滚码验证的解码算法，算法基本要求与中控系统中与遥控器验证的滚码解码算法基本要求相同，不同点在于中控系统中编码算法输出的功能键状态在发动机管理系统中变为中控系统警戒状态；

3.增加中控系统与发动机管理系统认证程序，当遥控钥匙与中控系统验证完成后，点火开关打到ON时，即启动该程序，该认证程序采用原理如上；

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行阐述。

可以在现有汽车中控系统和遥控钥匙中通过改造，实施本发明的技术方案。

步骤一：实施一定改动，保证系统状态满足要求，具体如下：

1.中控系统与发动机管理系统均具备通讯总线接口(CAN/LIN/K-line)，如果没有，则分别对中控系统电路与发动机管理系统电路进行改造，参考电路见图1、图2、图3，通过对电路图改造使中控系统和发动机管理系统满足通讯的物理层要求，其中，对主要的R(电阻)、C(电容)值进行设定，保证EMC(电磁兼容)辐射干扰和抗干扰性能满足整车要求；

2.遥控器编码芯片与中控系统解码芯片均支持满足要求的滚码编码解码算法(具体要求见上)，并保证正确通讯；

在这里，原则上要求遥控器编码芯片与解码芯片使用相同供应商，除非解码过程直接由中控系统MCU完成；在满足要求的前提下，滚码算法可以使用由编码芯片自带的算法，也可使用各汽车厂独有的算法(可将算法单独写入编码和解码芯片中)，但无论何种状况，均需要编码和解码芯片能够保证滚码算法的执行；

对编码和解码芯片进行具体要求，此处以Microchip的芯片做对比，对于编码芯片，所选芯片各项性能不低于HCS200，对于解码芯片，所选芯片各项性能不低于HCS512；

该算法可使用Keelog算法衍生，也可使用AES算法衍生，或者其他算法衍生，无论哪种算法，基本要求如下：(1).生产厂家对该算法中的序列号及制造商代码严格保密；(2).该算法中密钥不低于64位，同步计数器不低于16位，滚码不低于32位；(3)该算法与遥控钥匙编码算法对应。此处以一种Keelog算法为例对遥控器芯片编码过程与中控系统解码过程进行描述：涉及的代码有：制造商代码(64位)、遥控钥匙产品序号(28位)、密钥(64位)、同步计数值(16位)、识别码(10位)、功能键(4位)、溢位指示(2位)、滚码(32位)、固定码(34位)、加密资料(66位)；

首先由制造商代码和序号通过加密算法得到密钥；

当触发遥控器按键时，由密钥、同步计数值、识别码、功能键、溢位指示通过keelog算法得到加密资料；再由遥控器发射电路将加密资料以PWM或曼彻斯特码方式进行调制，并发射出去；

中控系统对以以PWM或曼彻斯特码方式进行调制的加密资料进行解调，获得原始加密资料；

再由原始加密资料和密钥通过keelog解码算法进行解码获得解码资料(包括：同步计数值、识别码、功能键、溢位)；

最后，由中控系统对解码资料合法性进行判断(必须同时满足以下三项，其中包括(1)比较解码后的“识别码”与接收資料的“序号”中较低的10位是否相等，如果相等，则通过，不相等，则不通过；(2)比较解码后的功能键与接收的功能键是否相等，如果相等，则通过，不相等，则不通过；(3)判断解码后的“同步计数值”与资料库中相对应的旧的“同步计数值”是否是合理增加，如果增加数小于等于0，则不合理，否则合理；

如果解码资料合法，中控系统按照功能键状态执行解锁闭锁及中控警戒状态转换。

3.中控系统和发动机管理系统具备其已有通讯接口的标准通讯协议；

如果硬件通讯接口为CAN总线，则遵循CAN2.0B、ISO11898(针对高速CAN)、SAEJ2284(针对低速CAN)；

如果硬件接口为LIN总线，则遵循LIN1.4、LIN2.0或LIN2.1协议；

如果硬件接口为K-line，则遵循

应用层报文定义如下：

序号

信号名称

长度

发送方式

发送者

接收者

意义

1

中控状态码

66位~

触发

中控系统

发动机管理系统

中控系统向发动机管理系统传输的中控状态

2

随机数

32位

触发

发动机管理系统

中控系统

图4中发动机管理系统发给中控系统的随机数r

3

加密计算结果

14位

触发

中控系统

发动机管理系统

图4中中控系统发给发动机管理系统的随机数f(r、k)

表1应用层报文定义

步骤二：为中控系统增加周边防盗报警逻辑；为中控系统与发动机管理系统增加进行中控系统状态合理性认证的算法，中控系统增加编码算法，发动机管理系统增加对应解码算法，该算法和遥控钥匙与中控系统编码解码算法不同点在于，一是，通讯方式不同(前者使用无线通讯，后者是用总线通讯，总线通讯报文见“表1”)，二是，算法中前者的功能键状态在后者变为中控系统警戒状态；

中控系统警戒状态的获得方式见图6中，首先，参见图6A，如果点火开关处于off状态，中控系统总共有四种警戒状态，包括预警戒状态(prearm)、警戒状态(arm)、报警激活状态(alarm)、报警解除状态(disarm)，同时，这四种状态在一定的条件下存在相互转换关系，这些条件有以下6种：①遥控锁门(遥控锁门条件：ignition off)；②非法开门(如果在中控系统没有判断到合法遥控器解锁的情况下，执行的开门动作，认为是非法开门，关于开门动作，中控系统可通过车门状态开关感知)；③遥控解锁；④执行报警完成(28s声音报警，258s灯闪，重复n次)；⑤自动重锁(自动重锁条件：遥控解锁后一段时间未开门)；⑥点火开关从off档转换到on档。具体转换关系如下：预警戒状态在条件⑥或者③的触发下，可以转换到报警解除状态，在20秒延迟的条件下可以转换到警戒状态；警戒状态在条件②或者条件⑥触发下可以转换到报警激活状态，在条件③触发下可以转换到报警解除状态；报警激活状态在条件④触发下可以转换到警戒状态，在条件③触发下可以转换到报警解除状态；报警解除状态在条件①触发下可以转换到预警戒状态，在条件⑤触发下可以转换到警戒状态；

参见图6B，如果当点火开关处于on时，中控系统仅存在两种警戒状态：报警激活状态(alarm)、报警解除状态(disarm)，仅仅遥控钥匙解锁可使报警激活状态转换为报警解除状态，报警解除状态不能转换为报警激活状态。所有状态转换仅限于以上所限定的方式，并且，每次状态变化，中控系统都会将其最新警戒状态以发送给发动机管理系统。

一旦出现报警激活状态，中控系统立即启动车辆周边报警，周边报警实现方式为：中控系统控制车辆报警喇叭长鸣，同时，激活紧急报警灯；

发动机管理系统进行中控系统状态合理性认证的算法同样可使用Keelog算法衍生，也可使用AES算法衍生，或者其他算法衍生，无论哪种算法，基本要求如下：(1).生产厂家对该算法中的序列号及制造商代码严格保密；(2).该算法中密钥不低于64位，同步计数器不低于16位，滚码不低于32位；(3)该算法与中控系统编码算法对应。此处仍以一种Keelog算法为例对中控系统编码过程与发动机管理系统系统解码过程进行描述：

涉及的代码有：制造商代码(64位)、中控系统产品序号(28位)、密钥(64位)、同步计数值(16位)、识别码(10位)、中控系统状态(4位)、溢位指示(2位)、滚码(32位)、固定码(34位)、加密资料(66位)；

首先由制造商代码和中控系统产品序号通过加密算法得到密钥；

当中控系统警戒状态发生变化时，由密钥、同步计数值、识别码、中控系统警戒状态、溢位指示通过keelog算法得到加密资料；再由通讯总线将加密资料传送到发动机管理系统；

发动机管理系统通过接收总线报文，获得原始加密资料；

再由原始加密资料和密钥通过keelog解码算法进行解码获得解码资料(包括：同步计数值、识别码、中控系统警戒状态、溢位)；

最后，由中控系统对解码资料合法性进行判断(必须同时满足以下三项，其中包括

(1)比较解码后的“识别码”与接收資料的“中控系统产品序号”中较低的10位是否相等，如果相等，则通过，不相等，则不通过；

(2)比较解码后的中控系统警戒状态与接收的中控系统警戒状态是否相等，如果相等，则通过，不相等，则不通过；；

(3)判断解码后的“同步计数值”与资料库中相对应的旧的“同步计数值”是否是合理增加，如果增加数小于或等于0，则不合理，否则合理；

如果解码资料合法，则发动机管理系统按照中控系统警戒状态确定是否执行图4流程；

步骤三：增加中控系统与发动机管理系统认证程序(具体要求见上)，具体程序执行过程见图4，其算法f(r，k)，采用各汽车厂专有的即可；

对图4流程描述如下：首先，发动机管理系统产生一个随机数r(32位)，然后发动机管理系统使用该随机数同时执行两个指令：1.通过通讯总线将该随机数发送给中控系统；2.使用该随机数与发动机管理系统的密钥2(密钥为64位)通过加密算法得到f(r、密钥2)。

接着，当中控系统收到发动机管理系统的随机数r时，使用该随机数与中控系统的密钥1(该密钥为64位，由32位制造商代码和28位的中控系统产品序列号通过专用加密算法产生)通过与发动机管理系统同样的加密算法得到f(r、密钥1)，并将f(r、密钥1)通过通讯总线发送给发动机管理系统。

最后，发动机管理系统接收到f(r、密钥1)后，将其与f(r、密钥2)进行比较，如果f(r、密钥1)＝f(r、密钥2)，则说明该中控系统与发动机管理系统是对应的，发动机允许启动，否则不能启动；

步骤四：对防盗系统总体流程和控制逻辑进行改造，增加遥控钥匙、中控系统、发动机管理系统的认证软件流程和控制逻辑，现结合图5与图7对总体流程和控制逻辑进行详细说明如下：

第一步：按压遥控器功能键，遥控器通过编码芯片和发射电路发出射频信号，该信号中包含了滚码加密资料，加密资料具体获得过程具体描述见步骤一；

第二步：中控系统通过接收电路接收到加密资料后，通过解码芯片对该加密资料进行解码，中控系统根据解码资料判定遥控器是否合法，如果合法，则进入下一步流程，中控系统根据功能键状态作出相关响应，如果不合法，中控系统不作响应，并在该步骤；

第三步：如果第二步通过，中控系统以遥控器功能键状态为条件按照步骤二及图6的中控系统警戒状态转换逻辑获得最新中控系统警戒状态；

第四步：中控系统将最新中控系统警戒状态实时通过通讯总线以编码加密资料的形式发送到发动机管理系统，具体编码解码过程见步骤二；

第五步：当点火开关打到on时，发动机管理系统判断是否收到中控系统发过来的警戒状态信息，如果收到，进入下一步流程，否则，终止该流程，同时发动机管理系统禁止启动发动机；

第六步：发动机管理系统通过收到的中控系统警戒状态加密资料进行解码(具体解码过程见上述步骤二)，判断中控系统是否为警戒解除状态，如果是，进入下一步流程，否则，终止该流程，同时发动机管理系统禁止启动发动机；

第七步：发动机管理系统与中控系统通过图4程序(具体说明见上述步骤三)进行相互验证，判断该中控系统是否合法？如果合法发动机管理系统允许启动发动机，否则，终止该流程，同时发动机管理系统禁止启动发动机；

关于以上流程中发动机管理系统禁止启动发动机均通过锁止喷油和断开油路实现，避免了通常使用的防盗系统简单通过继电器断油路的不安全因素(窃贼可通过外部电源直接导通继电器启动车辆)。

Claims

1.一种汽车中控防盗方法，在中控系统的控制器中和发动机管理系统中增加数据总线，中控系统和发动机管理系统通过该数据总线实现通信；其特征为：

由遥控器与中控系统的控制器通过密码方式的匹配进行身份验证；

中控系统控制器根据遥控器和中控系统验证情况、点火开关状态以及车门开关的动作，进行警戒状态的选择和判断：当汽车点火开关处于OFF时，所述警戒状态包括，预警戒状态、警戒状态、报警激活状态和报警解除状态，上述四种状态根据不同的条件可以相互转换；当汽车点火开关为ON时，所述警戒状态包括，报警激活状态、报警解除状态，仅遥控器解锁可使报警激活状态转换为报警解除状态，报警解除状态不能转换为报警激活状态；

中控系统与发动机管理系统通过密码方式的匹配发送警戒状态，并进行身份验证，发动机管理系统与中控系统控制器通过双向加密通讯进行安全通讯认证：所述中控系统是通过总线以加密方式向发动机管理系统发出中控系统警戒状态的密文，发动机管理系统再对该密文进行解密，如果解密结果为警戒解除状态，发动机管理系统再启动与中控系统控制器通过双向加密通讯进行安全通讯认证；

发动机管理系统根据认证结果判断是否启动发动机，发动机管理系统通过控制喷油进行发动机锁止和解锁。

2.根据权利要求1所述的汽车中控防盗方法，其特征为：遥控器与中控系统的控制器进行匹配的密码方式为，通过滚码算法进行遥控器与中控系统的控制器的身份验证。

3.根据权利要求1所述的汽车中控防盗方法，其特征为：中控系统与发动机管理系统进行匹配的密码方式为，通过滚码算法进行中控系统与发动机管理系统的身份验证。

4.根据权利要求2或3所述的汽车中控防盗方法，其特征为：所述滚码算法使用Keelog算法衍生，或AES算法衍生；算法中密钥不低于64位，同步计数器不低于16位。

5.根据权利要求1所述的汽车中控防盗方法，其特征为：所述数据总线为CAN总线、LIN总线或者K-Line的transiever；所述遥控器为遥控钥匙。

6.根据权利要求1所述的汽车中控防盗方法，其特征为：每次警戒状态变化，中控系统都会将其最新警戒状态发送给发动机管理系统。

7.一种汽车中控防盗系统，由与发动机管理系统通讯的中控系统和遥控器以及发动机管理系统组成，其特征为：遥控器通过无线滚码与中控系统实现通信，在中控系统的控制器中和发动机管理系统中增加数据总线，中控系统和发动机管理系统通过该数据总线实现通信，发动机管理系统与油路控制系统和喷油控制系统相连；其中，遥控器与中控系统，以及中控系统与发动机管理系统进行滚码算法进行身份验证；中控系统与发动机管理系统通过认证程序来判断是否启动发动机，发动机管理系统通过控制喷油进行发动机锁止和解锁。

8.根据权利要求7所述的汽车中控防盗系统，其特征为：所述数据总线为CAN总线、LIN总线或者K-Line的transiever；所述遥控器为遥控钥匙。