CN104029654A - 基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法和防盗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法和防盗系统，由汽车钥匙和防盗控制子系统组成，用户在钥匙上发送开锁指令并在指纹采集模块上录入指纹，通过指纹特征处理模块将指纹图像转为指纹特征点，加密变换模块通过指纹密钥技术生成密文数据包，通过无线通讯将密文数据包传递给防盗控制子系统的数据解密模块，由数据解密模块调用指纹特征储存库中存有的指纹特征点对密文数据包进行解密，车身控制器根据收到的明文数据决定是否执行开门操作，发动机管理单元根据收到的明文数据决定是否允许发动机准备进行点火。本发明基于指纹特征的唯一性，采用指纹密钥加密技术，提高了通讯安全性，加入发动机点火权限验证，有效增强汽车防盗性能。

Description

基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法和防盗系统

技术领域

本发明涉及车辆防盗控制领域，具体涉及一种基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法和防盗系统。

背景技术

近年来，随着我国经济的飞速发展，国内汽车保有量持续增加，汽车的盗窃事件也日益严重。而现有的汽车防盗方案多为机械防盗、射频识别防盗以及芯片电子防盗等，功能单一、可靠性低。而且当前汽车厂商采用各自统一的通讯密钥，使得密钥与用户之间缺乏一定的联系，一旦通讯密钥被破解，很容易造成大量汽车被盗窃。

发明内容

为了进一步提高车辆防盗性能，本发明提出了一种基于指纹密钥加密技术的车辆防盗系统和防盗方法。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法，包括如下步骤：

(1)初始化指纹特征储存库；

(2)用户触发钥匙上按键模块发送开锁指令并在指纹采集模块上录入指纹；

(3)指纹特征处理模块从采集到的指纹中提取指纹特征点；

(4)加密变换模块获得指纹特征点和开锁指令明文后，采用指纹密钥加密技术生成密文数据包；

(5)无线通讯模块将密文数据包发送给车载无线通讯模块；

(6)车载无线通讯模块将密文数据包传递给数据解密模块；

(7)数据解密模块调用指纹特征储存库中存有的指纹特征点对密文数据包进行解密得到明文数据；

(8)车身控制器确认收到的明文数据为开锁指令后，通过总线执行开门操作；发动机管理单元确认收到的明文数据为开锁指令后，允许发动机准备进行点火；如果没有进行正确的开锁操作或发动机管理单元没有获得开锁指令的明文，禁止发动机点火。

进一步地，上述防盗方法步骤(1)中，通过汽车4S店专用指纹采集仪采集管理员(该车拥有者)指纹特征并存储在该车指纹特征储存库中并设置管理员权限；用户获得管理员权限授权后，通过车载指纹采集模块录入指纹，经指纹特征处理模块处理后将指纹特征存储在该车指纹特征储存库中。

进一步地，上述防盗方法步骤(4)包括如下步骤：

(a)加密变换模块从获得的指纹特征点中提取前a(a不得小于12)个指纹特征点横坐标生成集合A＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅...x_a}，该集合A用来对开锁指令的b位数字进行上锁；

(b)加密变换模块将开锁指令的((a-1)×b)位数字隐藏在一个与之对应的多项式内，且开锁指令的((a-1)×b)位数字每隔b位作为一个系数嵌入到多项式内,直到开锁指令的((a-1)×b)位数字全部嵌入到多项式内；

(c)加密变换模块将开锁指令的b位数字分成(a-1)段，每段b位，代入多项式：P(x)＝m_a-1x^a-1+m_a-2x^a-2+m_a-3x^a-3+m_a-4x^a-4+...+m₁x¹+m₀(从左到右分别对应m_a-1，m_a-2，m_a-3...m₁；m₀作为校验位,其值为该车17位VIN码)；

(d)由集合A代入P(x)可得a个点(x₁,P_x1)、(x₂,P_x2)...(x_a,P_xa)，加密变换模块再随机加入c(c远大于a)个干扰点(c₁,d₁),(c₂,d₂).......(c_c,d_c),且干扰点均不在多项式P(x)上，由这100个点组成点集R，形成加密数据包。

进一步地，上述防盗方法步骤(7)包括如下步骤：

(a)数据解密模块调用指纹特征储存库中所有存储的指纹特征点模板，分别提取前a个指纹特征点横坐标生成集合B₀,B₁,B₂，B₃...B_n；

(b)数据解密模块分别调用集合B₀,B₁,B₂，B₃...B_n，通过拉格朗日插值多项式来重构P(x)；当集合B_m与集合A大致相等时，便可重构出正确的P(x)；

(c)当B_m集合重构出的P(x)中m₀值等于该车车辆VIN码时，数据解密模块便确认采集的指纹合法，进而将m_a-1，m_a-2，m_a-3...m₁重新生成组合数字，并传给车身控制器和发动机管理单元；当B₁,B₂，B₃...B_n分别重构出的P(x)中的m₀值均与该车车辆VIN码不相等时，数据解密模块认为采集的指纹非法，即不再进行操作。

本发明还提供了一种汽车防盗系统，包括汽车钥匙和防盗控制子系统；其中汽车钥匙包括按键模块、指纹采集模块、指纹特征处理模块、加密变换模块和无线通讯模块，按键模块用于触发开锁指令，指纹采集模块用于录入指纹信息，指纹特征模块用于处理指纹图像并提取指纹特征，加密变换模块用于生成密文，无线通讯模块用于传送密文；防盗控制子系统包括车载无线通讯模块、数据解密模块、指纹特征存储库、指纹采集模块、指纹特征处理模块、车身控制器、发动机管理单元，车载无线通讯模块用于接收密文，数据解密模块用于对密文进行解密，指纹采集模块和指纹特征处理模块用于录入合法指纹，车身控制器用于控制车门锁，发动机管理单元用于控制发动机启动；防盗控制子系统安装在汽车上；汽车钥匙和防盗控制子系统通过无线连接。

本发明基于指纹特征的唯一性，采用指纹密钥加密技术，进一步提高了通讯安全性，同时加入发动机点火权限验证，有效增强了汽车防盗性能。

附图说明

图1基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法流程图。

图2基于指纹密钥加密技术的汽车防盗系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步描述。

图1为基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法流程图。方法步骤如下：

(1)初始化指纹特征储存库；通过汽车4S店专用指纹采集仪采集管理员(该车拥有者)指纹特征并存储在该车指纹特征储存库中并设置管理员权限；用户获得管理员权限授权后，通过车载指纹采集模块录入指纹，经指纹特征处理模块处理后将指纹特征存储在该车指纹特征储存库中。

(2)用户在钥匙上触发按键模块发送开锁指令并在指纹采集模块上录入指纹，其中开锁指令由176位数字组成。

(3)指纹特征处理模块分割指纹图像，使脊线更黑谷线更白，再将图像二值化，从中提取出指纹特征点。

(4)加密变换模块获得指纹特征点和开锁指令明文后，采用指纹密钥加密技术生成密文数据包。本发明具体实施例加密过程为：

(4.1)加密变换模块从获得的指纹特征点中提取前12个指纹特征点横坐标生成集合A＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅...x₂₀}，该集合A用来对开锁指令的176位数字进行上锁；

(4.2)加密变换模块将开锁指令的176位数字隐藏在一个与之对应的多项式内，且开锁指令的176位数字每隔16位作为一个系数嵌入到多项式内；

(4.3)加密变换模块将开锁指令的176位数字分成11段，每段16位，代入多项式：P(x)＝m₁₁x¹¹+m₁₀x¹⁰+m₉x⁹+m₈x⁸+m₇x⁷+m₆x⁶+m₅x⁵+m₄x⁴+m₃x³+m₂x²+m₁x¹+m₀(从左到右分别对应m₁₁，m₁₀，m₉...m₁；m₀作为校验位,其值为该车17位VIN码)；

(4.4)由集合A代入P(x)可得12个点(x₁,P_x1)、(x₂,P_x2)...(x₂₀,P_x20)，加密变换模块再随机加入88个干扰点(a₁,b₁),(a₂,b₂).......(a₈₈,b₈₈),且干扰点均不在多项式P(x)上，由这100个点组成点集R，形成加密数据包。

(5)无线通讯模块将密文数据包传递给车载无线通讯模块；

(6)车载无线通讯模块再将密文数据包传递给数据解密模块；

(7)数据解密模块调用指纹特征储存库中存有的指纹特征点对密文数据包进行解密；本发明具体实施例解密过程为：

(7.1)数据解密模块调用指纹特征储存库中所有存储的指纹特征点模板，分别提取前12个指纹特征点横坐标生成集合B₀,B₁,B₂，B₃...B_n；

(7.2)数据解密模块分别调用集合B₀,B₁,B₂，B₃...B_n，通过拉格朗日插值多项式来重构P(x)；当集合Bm与集合A大致相等时，便可重构出正确的P(x)；

(7.3)当B^m集合重构出的P(x)中m₀值等于该车车辆VIN码时，数据解密模块便确认采集的指纹合法，进而将m¹¹，m¹⁰，m⁹...m¹重新生成组合数字，并传给车身控制器和发动机管理单元；当B¹,B²，B³...Bⁿ分别重构出的P(x)中的m⁰值均与该车车辆VIN码不相等时，数据解密模块认为采集的指纹非法，即不再进行操作。

(8)车身控制器确认收到的明文数据为开锁指令后，通过总线执行开门操作；发动机管理单元确认收到的明文数据为开锁指令后，允许发动机准备进行点火；如果没有进行正确的开锁操作或发动机管理单元没有获得开锁指令的明文，禁止发动机点火。

图2为基于指纹密钥加密技术的汽车防盗系统结构图，从图中可以看出，本发明的汽车防盗系统，包括汽车钥匙和防盗控制子系统；其中汽车钥匙包括按键模块、指纹采集模块、指纹特征处理模块、加密变换模块和无线通讯模块，按键模块用于触发开锁指令，指纹采集模块用于录入指纹信息，指纹特征模块用于处理指纹图像并提取指纹特征，加密变换模块用于生成密文，无线通讯模块用于传送密文；防盗控制子系统包括车载无线通讯模块、数据解密模块、指纹特征存储库、指纹采集模块、指纹特征处理模块、车身控制器、发动机管理单元，车载无线通讯模块用于接收密文，数据解密模块用于对密文进行解密，指纹采集模块和指纹特征处理模块用于录入合法指纹，车身控制器用于控制车门锁，发动机管理单元用于控制发动机启动；防盗控制子系统安装在汽车上；汽车钥匙和防盗控制子系统通过无线连接。

Claims (5)

1.一种基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)初始化指纹特征储存库；

(2)用户触发钥匙上按键模块发送开锁指令并在指纹采集模块上录入指纹；

(3)指纹特征处理模块从采集到的指纹中提取指纹特征点；

(4)加密变换模块获得指纹特征点和开锁指令明文后，采用指纹密钥加密技术生成密文数据包；

(5)无线通讯模块将密文数据包发送给车载无线通讯模块；

(6)车载无线通讯模块将密文数据包传递给数据解密模块；

(7)数据解密模块调用指纹特征储存库中存有的指纹特征点对密文数据包进行解密得到明文数据；

(8)车身控制器确认收到的明文数据为开锁指令后，通过总线执行开门操作；发动机管理单元确认收到的明文数据为开锁指令后，允许发动机准备进行点火；如果没有进行正确的开锁操作或发动机管理单元没有获得开锁指令的明文，禁止发动机点火。

2.如权利要求1所述的基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法，其特征在于：所述步骤(1)中，通过汽车4S店专用指纹采集仪采集管理员指纹特征，存储在该车指纹特征储存库中，设置管理员权限；用户获得管理员权限授权后，通过车载指纹采集模块录入指纹，经指纹特征处理模块处理后将指纹特征存储在该车指纹特征储存库中。

3.如权利要求1所述的基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法，其特征在于：所述步骤(4)包括如下步骤：

(a)加密变换模块从获得的指纹特征点中提取前a(a不得小于12)个指纹特征点横坐标生成集合A＝{x¹,x²,x³,x⁴,x⁵...x^a}，该集合A用来对开锁指令的b位数字进行上锁；

(b)加密变换模块将开锁指令的((a-1)×b)位数字隐藏在一个与之对应的多项式内，且开锁指令的((a-1)×b)位数字每隔b位作为一个系数嵌入到多项式内,直到开锁指令的((a-1)×b)位数字全部嵌入到多项式内；

(c)加密变换模块将开锁指令的b位数字分成(a-1)段，每段b位，代入多项式：P(x)＝m^a-1x^a-1+m^a-2x^a-2+m^a-3x^a-3+m^a-4x^a-4+...+m¹x¹+m⁰(从左到右分别对应m^a-1，m^a-2，m^a-3...m¹；m⁰作为校验位,其值为该车17位VIN码)；

(d)由集合A代入P(x)可得a个点(x¹,P^x1)、(x²,P^x2)...(x^a,P^xa)，加密变换模块再随机加入c(c远大于a)个干扰点(c¹,d¹),(c²,d²).......(c^c,d^c),且干扰点均不在多项式P(x)上，由这100个点组成点集R，形成加密数据包。

4.如权利要求1所述的基于指纹密钥加密技术的汽车防盗方法，其特征在于：所述步骤(7)包括如下步骤：

(a)数据解密模块调用指纹特征储存库中所有存储的指纹特征点模板，分别提取前a个指纹特征点横坐标生成集合B⁰,B¹,B²，B³...Bⁿ；

(b)数据解密模块分别调用集合B⁰,B¹,B²，B³...Bⁿ，通过拉格朗日插值多项式来重构P(x)；当集合B^m与集合A大致相等时，便可重构出正确的P(x)；

(c)当B^m集合重构出的P(x)中m⁰值等于该车车辆VIN码时，数据解密模块便确认采集的指纹合法，进而将m^a-1，m^a-2，m^a-3...m¹重新生成组合数字，并传给车身控制器和发动机管理单元；当B¹,B²，B³...Bⁿ分别重构出的P(x)中的m⁰值均与该车车辆VIN码不相等时，数据解密模块认为采集的指纹非法，即不再进行操作。

5.一种基于指纹密钥加密技术的汽车防盗系统，其特征在于：所述防盗系统包括汽车钥匙和防盗控制子系统；所述汽车钥匙包括按键模块、指纹采集模块、指纹特征处理模块、加密变换模块和无线通讯模块，所述按键模块用于触发开锁指令，指纹采集模块用于录入指纹信息，指纹特征模块用于处理指纹图像并提取指纹特征，加密变换模块用于生成密文，无线通讯模块用于传送密文；所述防盗控制子系统包括车载无线通讯模块、数据解密模块、指纹特征存储库、指纹采集模块、指纹特征处理模块、车身控制器、发动机管理单元，所述车载无线通讯模块用于接收密文，数据解密模块用于对密文进行解密，指纹采集模块和指纹特征处理模块用于录入合法指纹，车身控制器用于控制车门锁，发动机管理单元用于控制发动机启动；所述防盗控制子系统安装在汽车上；所述汽车钥匙和防盗控制子系统通过无线连接。