CN110598811A

CN110598811A - 车用滤芯的离线防伪识别方法

Info

Publication number: CN110598811A
Application number: CN201910781324.6A
Authority: CN
Inventors: 吴彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2019-12-20

Abstract

本发明涉及一种专门适用于内燃机的空气滤芯的防伪以及滤芯寿命监控方法，包括滤芯本体，滤芯本体上端部设有一环形封盖，滤芯本体套接有外壳，其特征是，在滤芯本体或环形封盖上设有RFID标签，在外壳上设有控制器，所述控制器中包含读写器；所述离线防伪识别方法是通过特殊加密算法和双向认证，完全杜绝复制标签，降低仿造滤芯的机会。本发明还通过工作时长以及压力差，监控滤芯使用寿命。本发明的优点是不依靠网络，可脱机进行，在无法联网的情况下仅通过控制器即可实现对滤芯真伪的识别以及寿命监控功能。

Description

车用滤芯的离线防伪识别方法

技术领域

本发明涉及一种专门适用于内燃机的空气滤芯的防伪以及滤芯寿命监控方法，特别是一种离线防伪识别和寿命监控的方法。

背景技术

随着社会的进步，城市基础建设的推进，各种汽车及货车日益增多，滤芯成了一种需要经常更换的消耗品。车企会提供配套的滤芯供用户更换使用。但由于滤芯用量巨大，一些不法分子对滤芯进行仿造赚取巨额差价，由于仿造滤芯质量不达标，导致车辆排放超标，除了对环境造成影响之外。同时，对车企品牌形象也造成了极大的损失。同时，随着国六标准的推出，对汽车排放提出了更高的要求。

假的滤芯质量不合格，往往造成排放超标，进而影响环境。同时，假的滤芯对原车有损伤。因此，本发明的要解决的第一个问题是对滤芯进行真假鉴别，特别是离线识别。

现有滤芯的防伪识别，常用的有三种技术：用条码扫描仪检测、手机下载APP进行识别及网站输入产品码识别。其不足之处是：1)需要联网，然后依靠网络后台进行识别；2)网络传输过程中信息容易篡改；3)识别码容易被复制，复制成本低。

RFID无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便。

RFID工作原理是：标签进入磁场后，接收解读器Reader(读写器或RFID读写器)发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；解读器Reader读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

短距离射频识别产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频识别产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。

授权公告号为CN205287916U的中国实用新型专利公开了一种预埋有RFID电子标签的空气过滤器滤芯，包括滤芯本体和设置于滤芯本体端部的PU胶本体(4)，所述PU胶本体(4)为环状结构，其上设有滤芯凹槽(5)，所述PU胶本体(4)内与滤芯凹槽(5)相对一侧埋设有RFID电子标签(6)，所述RFID电子标签(6)的中心和滤芯凹槽(5)的中心连起来的直线与所述空气过滤器滤芯的轴线在同一个平面。

申请公布号为CN108710927A的中国发明专利申请公开了一种净化器滤芯更换方法及系统、净化器。所述方法包括：净化器接收RFID芯片记录的滤芯使用时间信息；基于所述滤芯使用时间信息判定滤芯需要更换时发出语音信号；接收用户同意更换滤芯的命令；根据所述命令发送滤芯更换信息到服务器。本发明提高了智能净化器的滤芯更换的便捷性及效率。

申请公布号为CN109823147A的中国专利公开了一种汽车空调滤芯或发动机空气滤芯寿命智能监测系统，包括汽车空调滤芯或发动机空气滤芯、手机、车内主机和云服务端，所述手机通过连接云服务端扫描汽车空调滤芯或发动机空气滤芯、车内主机上云服务端分配的二维码，本发明汽车空调滤芯或发动机空气滤芯寿命智能监测系统适合所有汽车原厂和第三方生产的汽车空调滤芯或发动机空气滤芯，借助应变片压力传感器、RF射频芯片、控制电路、2G/3G/4G/5G/NB-IoT通讯模块、app、云服务端搭建整套智能化物联网汽车空调滤芯或发动机空气滤芯寿命监测技术方案，通过可视化的方案帮助车主能够相对准确的确认汽车空调滤芯或发动机空气滤芯的更换时间。

以上现有专利，其全文引用于此。现有技术中，RFID用于车用滤芯，主要是监测滤芯使用寿命。

发明内容

本发明基于本地双向射频加密识别，并采用私有算法、双向认证并结合认证历史验证，彻底杜绝物理复制，有效解决滤芯本地化防伪识别问题，并且不依赖人与网络,使得滤芯的防伪识别更科学与客观。

本发明另外一个目的是同时提供了滤芯寿命警示功能。

本发明具体采用的技术方案是：

一种车用滤芯的离线防伪识别方法，包括滤芯本体，滤芯本体上端部设有一环形封盖，滤芯本体套接有外壳，其特征是，在滤芯本体或环形封盖上设有RFID标签，在外壳上设有控制器，所述控制器中包含读写器；

所述离线防伪识别方法，包括如下步骤：

S1)，使用三级密钥并集成三重私有算法进行密钥发行与管理，同时将标签芯片做到一芯一密，提高防伪安全性；

S2)，电源对读写器供电；

S3)，RFID标签与读写器建立连接，所述连接是无线连接或有线连接；

S4)，读写器上电初始化后，读写器对RFID标签进行双向认证，若双向认证不通过则进入S5)步骤，若双向认证通过则进入S6)步骤；

S5)，若读写器与标签的双向认证不通过，则说明滤芯耗材为仿品或已消耗完成的滤芯产品，控制器生成EPC标签T0并存储在标签或/和控制器存储单元，然后读写器退出射频模式，并报警，标签无效，结束操作；

S6)，若读写器与标签的双向认证通过，则说明该滤芯为正品；每次双向认证结束，控制器均生成EPC标签，并根据认证次数依次标记为T1、T2、T3、T4……直到TN，并存储在标签或/和控制器存储单元；

本发明中的EPC标签是按照EPC编码结构生成的一组唯一的数字串，也可以称为密码或信号，上述EPC标签中，包含了读写装置编号、位置等特征码。即，该标签中包含了读写装置(或读写器)编号、识别位置等信息，下次识别时，可实现通过识别EPC标签快速读取标签识别历史，并通过这些特征信息判别真伪。

S7)，认证通过后，读写器读取标签的用户信息，若滤芯使用时长大于预设时长，则读写器对标签进行失效处理，永不可读写；否则将标签用户信息保存至读写器中；

S8)，如在操作中出现异常，则读写器将当前状态写入标签中，故障排除后重新进入S2)进行操作；

S9)，当控制器检测到外部电源断开时，将累计的滤芯使用时长等信息重新写入标签中，并断开与标签的射频连接，控制器关机，操作结束；

S10)从第二次双向认证开始，读写器首先扫描EPC标签，如果EPC标签异常，例如：包含了错误的读写装置、位置等特征码、或者读取到了标签T0，则控制器生成EPC标签TN0并存储在标签或/和控制器存储单元，然后读写器退出射频模式，并报警，标签无效，结束操作；通过EPC标签扫描识别后，则进入步骤S6)。

其中，RFID标签以埋藏或粘贴的方式设置于滤芯本体或环形封盖上，应当这样认为，其他与之相当的RFID以及控制器的固定方式亦在本发保护范围之内。

其中，环形封盖的材质可以是现有技术中可接受的材质，一般为塑料或橡胶，例如：PU胶、聚丙烯、聚乙烯等。

其中，步骤S1)依次包括如下步骤：

S11)，由N个负责人分管N个key，然后由N个key经过第一私有算法计算出一个128bit的主密钥，主密钥放置在密码机中，保证主密钥的安全性；

S12)，根据主密钥和第一分散因子(例如厂家编号、产品类型等信息)进行第二私有算法计算出128bit鉴别密钥，鉴别密钥放置在读写器的PSM安全模块中，保证密钥的安全；

S13)，将空白的RFID标签使用发行读写器写入标签密钥及滤芯耗材信息，标签密钥根据鉴别密钥使用第二分散因子(第二分散因子是标签UID)经过第三私有算法计算出来。

本发明通过技术加密以及物理加密结合的方式，能够防止攻击者对标签数据进行克隆、重用或篡改。

其中，所述滤芯耗材信息，包括厂家信息、生产日期、生产批次、型号、滤芯寿命周期或其他用户信息中的一种多任几种的组合。

本发明中，步骤S5)中，双向认证包括如下步骤：

S51)，读写器通过射频读取标签的UID，使用该UID对根密钥分散得到与该电子标签的个性化密钥一致的分散密钥K1；

S52)，读写器向标签发送鉴别指令；

S53)，电子标签接收到鉴别指令后，产生随机数RT，并发送给读写器；

S54)，读写器产生随机数RR，用标签的个性化密钥K1对RR和RT进行加密得到Token1＝Enc(RR||RT,K1),读写器将Token1发送给标签；

上述Token1为经Enc加密函数计算得到的加密数据。

S55)标签用个性化密钥K1解密，Token1得到RR’和RT’，比较RR’与RT’，若RT’＝RT，则标签将RR’发送给读写器；

S56)读写器比较RR’和RR，若一致则双向认证通过。

其中，所述的电源为车载电源或者电池，即本发明既可以通过车载电源供电，也可外加电池供电，如果外加电池，此时还需要设有电源转换模块。

优选的，所述控制器还包括无线传输模块(例如蓝牙模块)、通信模块，其在网络畅通的环境下，可通过无线传输模块将信息传至智能终端或车辆主机。

本发明的方法还包含了滤芯寿命监测，具体包括如下步骤：

1)控制器读取标签中记录的工作时长；

2)每次车辆熄火后，控制器将会把车辆累计工作时间写入标签，用于统计滤芯工作寿命。在工作寿命达到预设值后，控制器发送销毁密钥给标签，此标签作废，强制更换滤芯。

另外，本发明还可以结合滤芯的压力差判断滤芯寿命，具体方案是：

在所述外壳上设有安装孔，安装孔内设有压力传感器，用于采集进气端和出气端的压力差，通过压力差辅助判断滤芯寿命。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1)本发明安全、隐秘性好，其通过特殊加密算法和双向认证，完全杜绝复制标签，降低仿造滤芯的机会；

2)采用本发明的方法或装置，非法滤芯将不被识别；

3)本发明不依靠网络，可脱机进行，在无法联网的情况下仅通过控制器即可实现对滤芯真伪的识别。

4)考虑到攻击者可能还会通过其他手段获得标签唯一的UID，从而实现标签的克隆。因此，本发明对识别历史进行验证，通过验证识别历史，防止标签克隆。

附图说明

图1-1是本发明滤芯的结构示意图；

图1-2是本发明滤芯外壳的结构示意图；

图2是本发明实施例3的结构框图；

图3是本发明实施例4的结构框图；

图4是本发明防伪识别方法的步骤流程图。

具体实施方式

实施例1:滤芯结构

如图1-1、1-2是本发明的车用滤芯，它包括滤芯本体1，滤芯本体1上端部设有一环形封盖2，滤芯本体1套接有外壳4，在环形封盖2上设有RFID标签3，在外壳4上设有控制器。在外壳4上设有气孔5，其中设置压力传感器，用于监测滤芯内外压力差。

实施例2:RFID标签

本发明的RFID标签由集成加密算法及RFID收发的标签芯片及外围天线组成。芯片由射频前端、数字部分、和EEPROM组成，射频前端包括RNG和时钟，数字部分包括认证协议、加解密模块、控制单元、防冲突、CRC模块和EEPROM控制器。

发标签流程大体可分为两个步骤：卡结构建立、密钥写入。

(1)标签结构建立；应对标签结构进行统一规划，包括主文件、密钥文件、公共信息基本信息文件、个人基本信息文件、应用文件、EPC标签记录文件、目录文件等。

(2)密钥写入：包括主密钥、鉴别密钥、标签密钥，依次包括如下步骤：

步骤1，由N个负责人分管N个key，然后由N个key经过第一私有算法计算出一个128bit的主密钥，主密钥放置在密码机中，保证主密钥的安全性；

步骤2，根据主密钥和第一分散因子(例如厂家编号、产品类型等信息)进行第二私有算法计算出128bit鉴别密钥，鉴别密钥放置在读写器的PSM安全模块中，保证密钥的安全；

步骤3，将空白的RFID标签使用发行读写器写入标签密钥及滤芯耗材信息，标签密钥根据鉴别密钥使用第二分散因子(标签UID)经过第三私有算法计算出来。

实施例3

包括RFID标签、压力传感器和控制器。RFID标签与控制器双向连接，压力传感器与控制器单项信号连接，即压力传感器将采集的压力差数据传给控制器。

控制器包括：微处理器、数据存储单元、安全模块、RFID读写器、蓝牙模块、电池、GPRS/NBiot模块和GNSS模块。

其中，微处理器负责调度各模块；以及加密、解密并进行甄别判断，如有需要将标签信息通过蓝牙模块或GPRS/NBiot模块发送至接收端(例如：手机、web端)。

电源转换模块负责将电池转换为控制器使用的系统电源，如果电池提供标准规格，可省略电源转换模块；

RFID读写器负责与标签通信，数据存储单元负责读取或存取数据。

实施例4

包括RFID标签和控制器。RFID标签与控制器双向连接。车载电源负责为控制器供电，ECU作为监视单元，提示用户。

控制器包括：

控制器包括：微处理器、安全模块、RFID读写器、电源转换模块、CAN收发模块。

微处理器负责调度其他模块，当微处理器接收到射频数据后，使用安全模块进行解密，然后进行甄别判断，如有需要将标签信息通过CAN收发模块发送给ECU。

电源转换模块负责将车载电源转换为控制器使用的系统电源。

CAN收发模块：负责控制器与车载设备进行通信，控制器将滤芯的识别号及使用时长上传至车载设备，车载设备通过自身的无线网络将信息传输之后台，后台也可进行真伪识别及大数据统计模型估算滤芯更换时间。

安全模块：用来加解密射频数据，实现安全通信。

RFID读写器：用来发送/接受射频信息，实现对标签的非接触式无线通信。

CAN收发模块：负责控制器与车载设备进行通信。

实施例5:使用流程

如图4所示，读写器获电后与RFID标签建立双向连接，然后与标签双向认证，如果不能通过认证，则控制器退出射频模式，并报警；如果通过双向认证，则读写器读取标签用户信息，读取时长如果大雨预设值，则标签失效，读取时长在预设值内，则将用户信息储存在读写器上。

当读写器失电时，读写器将滤芯使用时长写入标签，然后控制器关机。

每次双向认证，控制器均生产EPC标签，并记录在RFID标签和控制器存储单元中。

Claims

1.一种车用滤芯的离线防伪识别方法，包括滤芯本体，滤芯本体上端部设有一环形封盖，滤芯本体套接有外壳，其特征是，在滤芯本体或环形封盖上设有RFID标签，在外壳上设有控制器，所述控制器中包含读写器；

所述离线防伪识别方法，包括如下步骤：

S2)，电源对读写器供电；

S5)，若读写器与标签的双向认证不通过，则说明滤芯耗材为仿品或已消耗完成的滤芯产品，控制器生成EPC标签T0并存储，然后读写器退出射频模式，并报警，标签无效，结束操作；

S6)，若读写器与标签的双向认证通过，则说明该滤芯为正品；每次双向认证结束，控制器均生成EPC标签，根据认证次数，依次标记为T1、T2、T3、T4……直到TN；

S10)从第二次双向认证开始，读写器首先扫描EPC标签，如果EPC标签异常，则控制器生成EPC标签TN0并存储，然后读写器退出射频模式，并报警，标签无效，结束操作；通过EPC标签扫描识别后，则进入步骤S6)。

2.根据权利要求1所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，RFID标签以埋藏或粘贴的方式设置于滤芯本体或环形封盖上。

3.根据权利要求1所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，环形封盖的材质为塑料或橡胶。

4.根据权利要求1所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，其中，步骤S1)依次包括如下步骤：

S12)，根据主密钥和第一分散因子进行第二私有算法计算出128bit鉴别密钥，鉴别密钥放置在读写器的PSM安全模块中，保证密钥的安全；

S13)，将空白的RFID标签使用发行读写器写入标签密钥及滤芯耗材信息，标签密钥根据鉴别密钥使用第二分散因子经过第三私有算法计算出来。

5.根据权利要求4所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，所述滤芯耗材信息，包括厂家信息、生产日期、生产批次、型号、滤芯寿命周期或其他用户信息中的一种多任几种的组合。

6.根据权利要求1所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，步骤S5)中，双向认证包括如下步骤：

S52)，读写器向标签发送鉴别指令；

S54)，读写器产生随机数RR，用标签的个性化密钥K1对RR和RT进行加密得到Token1＝Enc(RR||RT,K1),读写器将Token1发送给标签，其中Enc为加密函数；

S56)读写器比较RR’和RR，若一致则双向认证通过。

7.根据权利要求1所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，其特征是，所述的电源为车载电源或者电池。

8.根据权利要求7所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，所述控制器中，还设有电源转换模块。

9.根据权利要求1所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，控制器还包括无线传输模块、通信模块，其在网络畅通的环境下，可通过无线传输模块将信息传至智能终端或车辆主机。

10.根据权利要求1所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，所述滤芯寿命监测包括如下步骤：

1)控制器读取标签中记录的工作时长；

11.根据权利要求9所述的车用滤芯的离线防伪识别方法，其特征是，在所述外壳上设有安装孔，安装孔内设有压力传感器，用于采集进气端和出气端的压力差，通过压力差辅助判断滤芯寿命。