CN111038444B - 一种peps系统的通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PEPS系统的通讯方法，包括：解锁端与一钥匙端建立无线连接后，当接收到解锁请求信号时，向所述钥匙端发送解锁确认信号，并将解锁端指定位置处的无线信号的信号征发送给所述钥匙端；所述钥匙端接收到所述解锁确认信号后，将当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端指定位置处的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令。如此配置，在所述钥匙端处于非解锁判定区域时，若所述解锁端还可接收到解锁请求信号，说明很大程度上该解锁请求信号由中继站发出，故所述钥匙端不执行解锁操作，如此便解决了现有的无钥匙启动系统易遭受中继站的攻击而导致安全性低的问题。

Description

一种PEPS系统的通讯方法

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，特别涉及一种PEPS系统的通讯方法。

背景技术

PEPS(Passive Entry AND Passive Start，无钥匙进入和启动)系统广泛用在智能控制技术领域，例如，当应用在汽车领域时，PEPS系统主要由车载通讯及控制系统和用户随身携带的用于合法身份识别的智能钥匙RFID(Radio Frequency Identification)，又称射频识别、Smart Key或Fob组成。当用户携带智能钥匙进入车辆的探测范围时，用户只需要直接拉动车门上的外开启手柄或者按动门把手上的开锁按钮，车辆便主动识别和认证智能钥匙的合法性，如认证通过，车辆就解除防盗并解锁车门。车辆配备智能钥匙系统的好处是免去了用户使用车辆时找钥匙、操作钥匙的繁琐操作，提高车辆使用的便利性。目前智能钥匙系统已成为中高档轿车的标准配置，而且有向中低档车型普及的趋势。智能钥匙系统已经历10年的发展，技术已经成熟并得到广泛应用。智能钥匙作为智能钥匙系统的RFID设备，已经以多样化的形式存在。

现有常规无钥匙启动系统主要利用智能钥匙和解锁端之间的无线信号交互来实现解闭锁的控制，所述无线信号例如，LF-RF(低频-射频)信号、BLE(蓝牙)信号或Zigbee(紫蜂)信号等。然而，中继(中间人)攻击是PEPS系统面临的一种重要威胁，攻击者通过冒充通信双方并转发报文实施攻击。基于收发点通信时间片的定位方式可以有效抵御中继攻击，但目前官方蓝牙协议暂尚未支持，因此基于蓝牙的PEPS系统面临重大安全威胁，增加了被盗风险，欧洲部分保险公司也因此拒绝为部分支持蓝牙PEPS系统的车辆提供保险服务。

另一方面，当前也有基于授权设备无线信号指纹特征进行中继防护的方案。该类方案需要在硬件端使用高性能的芯片，通过获取并分析无线信号的原始物理特征来判断设备的合法性。该方案大致过程如下：接收一无线信号；利用容差匹配算法提取所述无线信号的信号特征；将所述无线信号的信号特征与特征库中预存储的所有信号特征进行比对，若所述无线信号的信号特征与所述特征库中的任一个信号特征相匹配，则确定所述无线信号由合法的发射端所发射；若所述无线信号的信号特征与所述特征库中的所有信号特征均不匹配，则确定所述无线信号由非法的发射端所发射。在该类方案中，所述无线信号的信号特征包括：时域特征、频域特征、统计学特征以及数学特征中的一种或多种的组合。

但该类方案存在以下问题：

(1)实施成本高，需要在硬件端使用可以捕获信号物理特性的高性能芯片，导致系统成本显著提高；(以蓝牙为例，BOM成本需要提高10rmb以上)

(2)用户体验差，每一台授权设备在使用前都需要进行无线信号的特征录入，耗时很长，对于偶发的用车需求或者共享车使用场景会给用户造成非常不好的使用体验；

(3)技术可行性成疑，该方案的技术前提是每一个授权设备的无线信号指纹特征是独一无二的，可重复的；对于同一型号的智能设备来说，其芯片、天线及操作系统均一致，设备间的无线信号差异性很难分辨。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PEPS系统的通讯方法，以解决现有的PEPS系统易遭受中继站的攻击而导致安全性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种PEPS系统的通讯方法，包括:

解锁端与一钥匙端建立无线连接后，当接收到解锁请求信号时，向所述钥匙端发送解锁确认信号，并将所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征发送给所述钥匙端；

所述钥匙端接收到所述解锁确认信号后，将当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令，若信号征相似度不满足设定要求，则发出提示信号，所述提示信号用于提示用户手动确认。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征和所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征均包括蓝牙信号的信号征。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述PEPS系统的通讯方法还包括：

所述钥匙端记录距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征；

所述钥匙端将所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端指定位置处的无线信号的信号征进行对比时，也将所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述钥匙端距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度均满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述设定距离为0～2m。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征、所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征、所述钥匙端距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征均包括蓝牙信号的信号征。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述蓝牙信号的信号征包括蓝牙信号的广播包内容、设备名称、MAC地址、广播信号强度及广播设备数量中的多个。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征还包括wifi信号、蜂窝移动信号以及GPS信号的信号征中的若干种，所述钥匙端距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征的种类与所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征的种类保持一致。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述wifi信号的信号征包括wifi接入点名称和wifi信号强度，所述蜂窝移动信号的信号征包括蜂窝移动信号强度，所述GPS信号的信号征包括高度信息、方位信息和速度信息。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述钥匙端为智能手机、遥控器钥匙、智能手表和智能手环中的任意一种。

可选的，在所述的PEPS系统的通讯方法中，所述解锁端为车辆和门禁中的任意一种。

在本发明提供的PEPS系统的通讯方法中，包括：解锁端与一钥匙端建立无线连接后，当接收到解锁请求信号时，向所述钥匙端发送解锁确认信号，并将解锁端指定位置处的无线信号的信号征发送给所述钥匙端；所述钥匙端接收到所述解锁确认信号后，将当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端指定位置处的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令。即，解锁端在每次接收到解锁请求信号时，均需要向钥匙端发送解锁确认信号，钥匙端在接收到解锁确认信号后，通过比对通信两端设备所处环境的无线信号情况，从而可以保证所述解锁请求信号是在所述钥匙端处于解锁判定区域接收到的，如此配置，在所述钥匙端处于非解锁判定区域时，若所述解锁端还可接收解锁请求信号，说明很大程度上该解锁请求信号由攻击者发出，故不执行解锁操作，因此解决了现有的无钥匙启动系统易遭受中继攻击而导致安全性低的问题。

进一步的，在本发明提供的PEPS系统的通讯方法中，所述解锁端需获取的无线信号的信号征为蓝牙信号的信号征，仅通过采集即可得到，而不需通过特殊算法进行计算处理，而且无线信号的信号征的比对工作由钥匙端完成，因此，在所述解锁端不需要设置高性能芯片，系统成本得以控制；另外，本发明中，在进行无线信号的信号征比对时，所有无线信号的信号征均实时获取得到，而不需要事先进行无线信号的特征录入以建立特征库，因此，不会给偶发的用车需求带来不便；再者，正由于无线信号的信号征的比对工作由钥匙端(授权设备)完成，因此，避免了同一型号的智能设备对于特征比对的干扰，故可行性更高。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的PEPS系统的通讯方法的流程图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的PEPS系统的通讯方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

发明人发现，攻击者能够通过冒充通信双方并转发报文实施攻击，从而导致安全性的问题。例如，攻击者能够冒充钥匙端在距离解锁端较远的位置(几百米甚至以上)以发射广播的形式来向解锁端发送解锁请求信号，一旦解锁端认为所述解锁请求信号由合法的钥匙端发出，则会在钥匙端毫无感知的情况下执行解锁操作，从而导致出现安全性的问题。

有鉴于此，请参考图1，本发明实施例提供一种PEPS系统的通讯方法，包括以下步骤：

S11，解锁端与一钥匙端建立无线连接后，当接收到解锁请求信号时，向所述钥匙端发送解锁确认信号，并将解锁端指定位置处的无线信号的信号征发送给所述钥匙端；

S12，所述钥匙端接收到所述解锁确认信号后，将当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端指定位置处的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令，若信号征相似度不满足设定要求，则发出提示信号，所述提示信号用于提示用户手动确认。

在本实施提供的所述PEPS系统的通讯方法中，解锁端在每次接收到解锁请求信号时，均需要向钥匙端发送解锁确认信号，钥匙端在接收到解锁确认信号后，通过比对通信两端设备所处环境的无线信号情况，从而可以保证所述解锁请求信号是在所述钥匙端处于解锁判定区域接收到的，如此配置，在所述钥匙端处于非解锁判定区域时，若所述解锁端还可接收解锁请求信号，说明很大程度上该解锁请求信号由攻击者发出，故不执行解锁操作，因此解决了现有的无钥匙启动系统易遭受中继攻击而导致安全性低的问题。

需要说明的是，本实施例提供的所述PEPS系统的通讯方法，不仅适用于车辆解锁，也可用于其他物联网应用，如家庭门禁。相应的，所述解锁端可为车辆或门禁等。另外，所述钥匙端可为智能手机、遥控器钥匙、智能手表和智能手环中的任意一种，事实上，所述钥匙端可根据需要进行任意选择和配置，只需要可发射蓝牙或其它无线信号即可，本发明对钥匙端的选择不作限制。

步骤S12中，若所述钥匙端为智能手机，则可以通过在手机屏幕上弹出提示窗口或者振动的方式来发送所述提示信号，以提醒用户车辆正在遭到攻击，该攻击可能为中继站攻击，也可能为人为攻击(例如在手动撬门等)，从而便于用户及时筛查原因，提高安全性。

本实施例中，所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征和所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征均包括蓝牙信号的信号征。即，所述解锁端和所述解匙端可主要通过发送蓝牙信号来进行信息的交互。因此，所述钥匙端在将当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征进行对比时，主要是对蓝牙信号的信号征，例如对蓝牙信号的广播包内容、设备名称、MAC地址、广播信号强度、广播设备数量等中的多个进行比对，此时，所述设定要求包括：广播包内容、设备名称、MAC地址、广播设备数量相同，蓝牙信号强度的差值满足设定值，该设定值可通过标定得到，只有当满足该要求时，才说明所述解锁请求信号是由所述钥匙端发出的，或者在所述钥匙端处于解锁判定区时发出的，这时所述解匙端才向所述解锁端发送解锁指令，对于基于蓝牙的PEPS系统来说，尤其大大降低了被盗风险。

以下提供若干种示意性的示例，以详细说明通过对蓝牙信号的信号征进行比对，可以避免因遭受中继站攻击，从而提高安全性。为了能够更加清楚，以下示例均以比较典型的应用场景，即汽车作为所述解锁端，手机作为所述钥匙端来做出示例。

示例1，用户携带手机在非解锁判定区，例如在家里，此时汽车遭受到了中继攻击，汽车向手机发送解锁确认信号，手机对自己所处位置的蓝牙信号的信号征和汽车所处位置的蓝牙信号的信号征进行比对，显然，由于距离相距较远，所处环境也全然不同，比对之后，手机不会向汽车发送解锁信号，因此，避免遭受到了中继攻击。

示例2，用户携带手机在非解锁判定区，但位于距离非解锁判定区比较近的位置，例如闭锁判定区，此时汽车遭受到了中继攻击，汽车向手机发送解锁确认信号，手机对自己所处位置的蓝牙信号的信号征和汽车所处位置的蓝牙信号的信号征进行比对，但因比较近，在对信号征进行比对时，出现了比较小的误差，手机向汽车发送了解锁信号，但由于合法用户在距离车比较近的地方，也可以通过人为介入，而避免被盗。

这里需要说明的，对于PEPS系统，钥匙端进入解锁判定区域会自动向解锁端发送解锁请求，若解锁请求没被允许，用户也可通过物理接触来发送解锁请求；在完成驾驶后，若没有人为闭锁，当钥匙端进入闭锁判定区域后，会自动向解锁端发送闭锁要求。其中，一般的，解锁判定区域为距离解锁端1.5m～2m的位置，闭锁判定区为距离解锁端3m～5m的位置。

有鉴于此，本实施例中，优选的，所述PEPS系统的通讯方法还可包括：所述钥匙端记录距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征；所述钥匙端将所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端指定位置处的无线信号的信号征进行对比时，也将所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述钥匙端距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度均满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令。

其中，所述设定距离为0～2m，而且所述钥匙端记录距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征至少发生在所述钥匙端在接收到解锁请求信号之前。基于现有智能设备的固有特性，除了所述蓝牙信号的信号征，所述钥匙端获取的所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征还包括wifi信号、蜂窝移动信号以及GPS信号的信号征中的若干种，对于所述wifi信号，其信号征可包括wifi接入点名称、wifi信号强度等，对于蜂窝移动信号，其信号征包括蜂窝移动信号强度等，对于GPS信号，其信号征可包括高度信息、方位信息、速度信息等。对于所述钥匙端，距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征的种类与所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征的种类保持一致，以便于比对。

如上所述，一般的，解锁判定区为距离解锁端1.5m～2m的位置，闭锁判定区为距离解锁端3m～5m的位置，故而，将所述设定距离设为0～2m，例如为0m、1.5m或2m，通过事先对解锁区(包括解锁判定区和手动解锁区)的某一位置的无线信号的信号征进行记录，而后用于比对，可进一步确保判断的准确性。另外，通过进一步将所述当前钥匙端所处位置处和所述钥匙端距离所述解锁端设定距离的多种无线信号的信号征进行对比，可以避免仅通过蓝牙信号的信号征进行对比时带来的误差，从而可进一步提高判断的准确性。

综上所述，本发明提供的所述PEPS系统的通讯方法，解决了现有的PEPS系统易遭受中继站的攻击而导致安全性低的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种PEPS系统的通讯方法，其特征在于，包括:

解锁端与一钥匙端建立无线连接后，当接收到解锁请求信号时，向所述钥匙端发送解锁确认信号，并将所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征发送给所述钥匙端；

所述钥匙端接收到所述解锁确认信号后，将当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令，若信号征相似度不满足设定要求，则发出提示信号，所述提示信号用于提示用户手动确认；

其中，所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征和所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征均包括蓝牙信号的信号征；所述蓝牙信号的信号征包括蓝牙信号的广播包内容、设备名称、MAC地址、广播信号强度及广播设备数量中的多个。

2.如权利要求1所述的PEPS系统的通讯方法，其特征在于，所述PEPS系统的通讯方法还包括：

所述钥匙端记录距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征；

所述钥匙端将所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述解锁端指定位置处的无线信号的信号征进行对比时，也将所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征与所述钥匙端距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征进行对比，若信号征相似度均满足设定要求，则向所述解锁端发送解锁指令。

3.如权利要求2所述的PEPS系统的通讯方法，其特征在于，所述设定距离为0～2m。

4.如权利要求2所述的PEPS系统的通讯方法，其特征在于，所述解锁端所处位置处的无线信号的信号征、所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征、所述钥匙端距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征均包括蓝牙信号的信号征。

5.如权利要求4所述的PEPS系统的通讯方法，其特征在于，所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征还包括wifi信号、蜂窝移动信号以及GPS信号的信号征中的若干种，所述钥匙端距离所述解锁端设定距离时的无线信号的信号征的种类与所述当前钥匙端所处位置处的无线信号的信号征的种类保持一致。

6.如权利要求5所述的PEPS系统的通讯方法，其特征在于，所述wifi信号的信号征包括wifi接入点名称和wifi信号强度，所述蜂窝移动信号的信号征包括蜂窝移动信号强度，所述GPS信号的信号征包括高度信息、方位信息和速度信息。

7.如权利要求1所述的PEPS系统的通讯方法，其特征在于，所述钥匙端为智能手机、遥控器钥匙、智能手表和智能手环中的任意一种。

8.如权利要求1所述的PEPS系统的通讯方法，其特征在于，所述解锁端为车辆和门禁中的任意一种。

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