CN111201165A - 利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法及装置。上述方法包括如下步骤:建立通信网络,以通过蓝牙或Wi‑Fi与驾驶员的移动设备之间收发信息;当从上述驾驶员的移动设备接收的蓝牙或Wi‑Fi信号的接收信号强度值被测定为大于或等于预定参考值时,判断上述驾驶员的移动设备的位置在预定的第一范围(25m)内,通过安装在上述车辆的三个或更多扬声器发出可识别的2Hz至24000Hz的声波;计算从上述扬声器发出的声波到达上述驾驶员的移动设备的时间,以确定上述驾驶员的移动设备的3D位置;当上述驾驶员的移动设备的3D位置接近预定的第二范围(1m)内时,从上述驾驶员的移动设备接收门或后备箱的开闭指令;以及在打开上述门或后备箱之后,当判断上述驾驶员的移动设备位于上述车辆内部的预定区域中时,控制上述车辆的启动。根据本发明,通过将相同的功能应用于门锁系统,只要持有得到验证的移动设备,就可以实现在用户在一定距离内接近时自动打开门锁的功能。
Description
技术领域
本发明涉及使用蓝牙信号和声波来确定驾驶员或驾驶员所拥有的移动设备的位置,并防御中继站攻击(Relay Station Attack;RSA)以控制包括车辆的门或后备箱的开闭、车辆启动等的任意功能。
背景技术
如智能手机等的移动设备是在现代社会中很普遍使用的,人们可以使用一个移动设备来听音乐、使用互联网、支付卡、使用公共交通工具,而无需任何其他设备。
若通过利用上述的移动设备可以确定驾驶员的位置、打开或关闭车门和后备箱、控制车辆的启动而无需使用现有的车钥匙,则可以为驾驶员提供高度的便利性。
参照图1和图2,本田汽车有限公司(Honda Motor Co.,Ltd)的公开专利公报US20120092129A1公开了一种方法,该方法通过在现有智能钥匙系统中发送和接收遥控钥匙(Key Fob)和车辆产生的电波信号,基于接收信号强度(Received Signal Strength)值来确定遥控钥匙的位置。
参照图3,根据驾驶管理系统公司(Driving Management Systems,Inc.)的公开专利公报WO2015/070064,记载了利用声波的电子设备的位置跟踪技术。该技术包括如下步骤,即,通过用于交换数据的无线技术标准(例如,蓝牙等)将移动设备连接到独立于移动设备的硬件组件,确定是否将移动设备耦合到硬件组件,然后在车辆内部的输出装置发送声波/超声波信号,在接收到该信号的移动设备确定驾驶员是否位于车辆的驾驶员区域。
另外,根据仁荷大学教产学协力团的KR10-13814531,当电波信号接收时间与信号声音接收时间之间的差值小于或等于预设值时,构成接收车辆回应的收发系统以通过电波信号打开或关闭车辆并使用信号声音作为验证其的手段。
进而,在本发明中要求通过利用电波信号和声音信号来防御作为包括远程钥匙在内的现有车辆的智能钥匙系统的安全问题的中继站攻击(Relay Station Attack;RSA),从而可以防止车辆盗窃事件和远程入侵,以解决如车辆盗窃和入侵等目前存在的安全问题。
(现有技术文献)
(专利文献)
US 2012-0092129A1(2012.04.19.)
WO 2015/070064(2015.05.14.)
KR 10-1381453B1(2014.04.04.)
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于利用移动设备提供没有中继站攻击的危险的智能钥匙功能。
用于解决问题的方案
根据本发明的一实施方式,利用移动设备防御中继站攻击(Relay StationAttack;RSA)的车辆的智能控制方法包括如下步骤:建立通信网络,以通过蓝牙或Wi-Fi与驾驶员的移动设备之间收发信息;当从上述驾驶员的移动设备接收的蓝牙或Wi-Fi信号的接收信号强度值被测定为大于或等于预定参考值时,判断上述驾驶员的移动设备的位置在预定的第一范围(25m)内,通过安装在上述车辆的三个或更多扬声器发出可识别的2Hz至24000Hz的声波;计算从上述扬声器发出的声波到达上述驾驶员的移动设备的时间,以确定上述驾驶员的移动设备的3D位置;当上述驾驶员的移动设备的3D位置接近预定的第二范围(1m)内时,从上述驾驶员的移动设备接收门或后备箱的开闭指令;以及在打开上述门或后备箱之后,当判断上述驾驶员的移动设备位于上述车辆内部的预定区域中时,控制上述车辆的启动。
发明的效果
根据本发明,用声波代替现有车辆的智能钥匙的低频(Low Frequency;LF)电波信号的传输方式,从而可以在仅使用移动设备可以实现相同的功能而无需现有车辆的智能钥匙,并可以防御中继站攻击。
根据本发明,可以实现没有中继站攻击危险的安全智能钥匙功能,并且通过应用该安全智能钥匙功能来可以将临时可用的临时钥匙委托给要代客泊车的其他用户以临时控制车辆。
根据本发明,可以委托可临时使用的临时钥匙使得该临时钥匙仅用于打开后备箱的用途,从而当得到验证的快递员接近车辆时,仅打开后备箱,使得快递员将物体放置在后备箱中。
根据本发明,可以应用于汽车共享(car sharing),使得得到验证的多个用户(例如,家族或驾驶法人车辆的特定人集团)共享接近车辆的权限以一起使用车辆。
根据本发明,将相同的功能应用于门锁系统,从而可以实现在持有得到验证的移动设备的用户在一定距离内接近时可以打开门锁而无需单独的输入的功能。
附图说明
图1至图2为示出在现有智能钥匙系统中识别遥控钥匙(key fob)的位置或打开或关闭车辆的图。
图3为说明用于在车辆内部使用声波来确定移动设备位置的现有技术的图。
图4为说明中继站攻击(Relay Station Attack;RSA)的原理的图。
图5为示出本发明的位置识别系统的概要的图。
图6为示出根据本发明在车辆与驾驶员的移动设备之间收发蓝牙或声波信号的流程的图。
图7为说明根据本发明同时利用声波和蓝牙信号来识别车辆内部的移动设备的位置的技术的图。
实施发明的最佳方式
一种利用移动设备防御中继站攻击(Relay Station Attack;RSA)的车辆的智能控制方法,其特征在于,包括如下步骤:建立通信网络,以通过蓝牙或Wi-Fi与驾驶员的移动设备之间收发信息;当从上述驾驶员的移动设备接收的蓝牙或Wi-Fi信号的接收信号强度值(Received Signal Strength;RSS)被测定为大于或等于预定参考值时,判断上述驾驶员的移动设备的位置在预定的第一范围内,通过安装在上述车辆的三个或更多扬声器发出可识别的2Hz至24000Hz的声波;计算从上述扬声器发出的声波到达上述驾驶员的移动设备的时间(Time of Arrival),以确定上述驾驶员的移动设备的3D位置;当上述驾驶员的移动设备的3D位置接近预定的第二范围内时,从上述驾驶员的移动设备接收包括门或后备箱的开闭指令的任意指令;以及在执行上述包括门或后备箱的开闭指令的任意指令之后,当判断上述驾驶员的移动设备位于上述车辆内部的预定区域中时,控制上述车辆的启动。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施例进行详细说明,以使本发明所属技术领域的普通技术人员轻松实现本发明。但本发明可通过多种不同的实施方式实现,并不限定于在下面公开的实施例。为了明确公开本发明,在附图中省略了与本发明无关的部分,在附图中,对于相同或相似的结构要素赋予相同的附图标记。
本发明的目的和效果将通过下面的描述被自然地理解或者显而易见,但本发明的目的和效果并不仅限于下面的描述。
通过下面的详细描述使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂。并且,在描述本发明的过程中,如果对于与本发明相关的公知技术的详细解释被认为是不必要地转移本发明的要点,这样的解释将被省略。下面,参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图4为说明本发明中要防御的中继站攻击(Relay Station Attack;RSA)的原理的图。
参照图4,在将智能钥匙放在包或口袋中的状态下,只需握住汽车的门把手即可解除锁定状态的被动式智能钥匙的特征在于,即使不将钥匙插入钥匙孔中,也可以打开或关闭车辆或启动车辆。这种被动式智能钥匙被广泛使用。
在盗窃犯2(attacker 2,攻击者2)与拥有被动式智能钥匙的驾驶员(Car owner,车主)保持约5米至7米的距离的状态下,若利用放大器放大由智能钥匙发送的汽车所使用的频率信号,则留在车辆附近的盗窃犯1(attacker 1,攻击者1)可以将放大的信号传递到车辆,解除安全装置或锁定装置,然后上车以启动车辆。
此时,由于盗窃犯1向车辆传递的信号是包含由驾驶员的智能钥匙直接生成的有效指令的信号,因此即使车辆远离驾驶员,第三者也可以通过中继站攻击(RSA)解锁车辆。尤其,盗窃犯2使用的放大器可以足够小以手持,并且可以将智能钥匙的信号放大和发送至最远距离30米的地方。在这种情况下出现如下问题,即,即使驾驶员和车辆之间的距离等于或大于100米也仍然可以打开车门并启动车辆。
图5示出根据本发明利用从车辆发送的蓝牙信号的接收信号强度(ReceivedSignal Strength;RSS)值和从安装在车辆的扬声器发出的声波(2Hz至24,000Hz频率)的到达时间(Time of Arrival;ToA)来确定驾驶员的三维位置(或驾驶员的移动设备的三维位置)的系统的构成。尽管下面将以蓝牙信号进行描述,但预先揭示可以应用于如Wi-Fi信号等智能手机可以使用的电波信号。另外,以下称为车辆,是指配置有智能钥匙系统的车辆,该智能钥匙系统是包括至少三个扬声器、至少一个蓝牙或Wi-Fi模块及控制器的系统,上述控制器控制扬声器和蓝牙/WiFi信号并控制关于车门或后备箱的信号和车辆的启动,且上述智能钥匙系统也是使用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制装置。
根据本发明,为了防御中继站攻击,利用声波测定驾驶员的移动设备的位置和车辆之间的距离,然后对此进行检验以打开或关闭车辆。若使用声波,则可以比蓝牙或Wi-Fi信号更准确地定位驾驶员的移动设备。这是因为,由于蓝牙或Wi-Fi使用几GHz的高频,而声波使用其1/1,000,000水平的几KHz的频率,因此可以更精确地测定距离。
根据本发明,通过使用由至少三个扬声器产生的声波信号到达移动设备的时间(Time of Arrival;ToA)差异来测定驾驶员的移动设备位置与车辆之间的距离。
扬声器位于车辆内部或外部,并向驾驶员的移动设备发送声波信号。
并且,蓝牙信号不仅可以用于传达安全信息和指令,还可以用于使车辆和移动设备共享绝对时间值。
例如,蓝牙信号可以包括车辆识别号、当前时间及随机产生的声波信号的识别号。声波信号被发送以用于测定距离且可以包括经编码的识别号,并且可以以人难以听到的频带的频率被发送。
在上述蓝牙信号中,第一特定代码可以从车辆传输到驾驶员的移动设备。上述第一特定代码可以是用作使从各个多个扬声器发出的声波的频率在预定范围内变化的基准。
首先,智能钥匙应用程序在驾驶员的移动设备600中运行(S610)。上述应用程序可以在后台运行,并定期或不定期执行如ping等的通信操作,以与汽车蓝牙连接。
当驾驶员的移动设备600和车辆650之间的距离在预定距离(例如,25m)内时,车辆650接收从驾驶员的移动设备600发送的蓝牙连接请求(S6x),然后车辆向驾驶员的移动设备600发送对此的响应(S620)。
此时,驾驶员的移动设备600执行打开智能钥匙应用程序上的麦克风(mic)的操作(S620)。车辆650从设置在内部或外部的至少三个扬声器发送声波信号(S625)。在这种情况下,从扬声器发送的声波信号可以是如4.1频道等的立体声信号,也可以是具有在2Hz至24,000Hz范围内的频率的信号。
例如,安装在上述车辆的三个或更多个扬声器可以发出不同频率的声波。这是为了使用分频来测定距离。
作为另一例,可以基于从安装在上述车辆的三个或更多个扬声器发出的声波使用码分复用方法来测定距离。
例如,在将第一特定代码从车辆传递到驾驶员的移动设备之后,由每个扬声器发出的声波分别基于第一特定代码在预定范围内变化。与该变化有关的代码,即,与上述第一特定代码相对应的第二特定代码通过蓝牙或Wi-Fi网络从驾驶员的移动设备被传递到车辆。当车辆接收的第二特定代码与从上述第一特定代码生成的第三特定代码一致时,可以控制上述车辆。
驾驶员的移动设备600对通过预连接的网络接收的蓝牙信号和从至少三个扬声器发送的声波信号进行时间同步或者接收从至少四个扬声器发送的声波信号以计算(calculation)驾驶员的移动设备600与车辆650之间的距离(S630)。
在通过计算上述驾驶员的移动设备与车辆之间的距离来确定3D位置的步骤中,可以使用到达时间(Time of Arrival;ToA)或到达时间差(Time Difference of Arrival,TDoA)来计算。
当驾驶员的移动设备600计算出的距离在预定距离(例如,1m)以内时,驾驶员的移动设备600将控制许可信号(permission signal)发送至车辆650(S635)。由于在车辆650不判断驾驶员的移动设备600的位置,因此无需担心信号通过中继站放大,另外,由于驾驶员的移动设备600直接传输控制许可信号,因此只要控制许可信号不被黑客入侵,无法伪造驾驶员的移动设备600的位置,因此可以通过移动设备600防御中继站攻击。控制许可信号被加密传输以防止黑客入侵。
为了防止控制许可信号被黑或伪造,还可以以如下方式设定上述车辆,即,仅在驾驶员对门扣直接输入(例如,触摸)时才打开或关闭车辆。
当车辆650接收到控制许可信号时,车辆650解除车辆的门或后备箱的锁定或准备启动车辆(S640)。例如,当驾驶员在打开车辆的门(或后备箱)之后上车且在车辆内的预定区域中确定驾驶员的移动设备位于车辆内部时,控制车辆的启动。由此可以防止使用远程放大的中继站攻击。
图7为说明根据本发明同时利用声波和蓝牙信号来识别车辆内部的移动设备的位置的技术的图。
参照图7,首先,通过使用蓝牙或Wi-Fi信号在远距离(至少25m)处识别驾驶员的移动设备(S710)。在这种情况下,安装在车辆中的蓝牙或Wi-Fi模块用作接收蓝牙或Wi-Fi信号的接收器(Receiver),而驾驶员的移动设备用作发送蓝牙或Wi-Fi信号的发送器(Transmitter)。
通过从车辆接收蓝牙或Wi-Fi信号,在驾驶员的移动设备与车辆之间建立通信网络(S720)。
若基于从车辆与驾驶员的移动设备之间的连接通信网络传递的蓝牙或Wi-Fi信号的接收信号强度(Received Signal Strength;RSS)值判断驾驶员的移动设备的位置属于预设的第一范围(例如,与车辆之间的距离小于或等于25m)内,则开启安装在车辆的三个或更多扬声器(S730)。若在驾驶员跑去打开车门时车辆继续要认识的最小距离为约20m,实际蓝牙通信距离优选被设定为约25m。
此时,扬声器发出可被驾驶员的移动设备识别的声波(2Hz至24,000Hz)。上述声波更优选为听不到的频率,以使驾驶员或周围的人不会感到不适。
车辆通过使用到达时间(Time of Arrival;ToA)方法确定驾驶员的移动设备的详细3D位置(例如,小于或等于10cm的距离分辨率)(S740)。
若基于在上面确定的详细的3D位置判断车辆和驾驶员的移动设备靠近预定的第二范围(约2m)内,则准备通过蓝牙或Wi-Fi信号接收车辆的门或后备箱的开闭指令(S750)。由此,打开车门,或打开后备箱,或启动车辆。此时,当按下安装在门扣上的开门按钮时或仅通过抓住门扣就可以打开门时,驾驶员可以打开或关闭车门,并且在按下后备箱的开闭开关时,可以打开或关闭后备箱。
在打开车门(或后备箱)之后,若驾驶员上车且在车辆内预定区域确定驾驶员的移动设备位于车辆内部,则控制车辆的启动(S760)。由此可以防止使用远程放大的中继站攻击。
根据本发明,对于车辆外部的大致位置,通过检测车辆中产生的蓝牙或Wi-Fi信号并使用接收信号强度(Received Signal Strength;RSS)方法来计算位置,而在精密位置的情况下,通过基于驾驶员的移动设备和从车辆接收到的三个或更多个声波使用到达时间(Time of Arrival;ToA)方法计算位置。
在车辆与驾驶员的移动设备之间建立蓝牙或Wi-Fi通信网络后,车辆和驾驶员的移动设备同步(Synchronize)时间信息。
以上说明的移动设备(mobile device)可以由硬件组件、软件组件或硬件组件和软件组件的组合实现。例如,在实施例中说明的装置和组件,可如处理器、控制器、算术逻辑单元(arithmetic logic unit;ALU)、数字信号处理器(digital signal processor)、微型计算机、现场可编程门阵列(field programmable gate array;FPGA)、可编程逻辑单元(programmable logic unit;PLU)、微处理器、微控制单元(micro control unit;MCU)或者可以运行和响应指令(instruction)的任何其他装置,利用一个以上的通用计算机或专用计算机来实现。处理装置可执行操作系统(OS)和在所述操作系统上运行的一个以上的软件应用。而且,处理装置可响应软件的运行来访问、存储、操作、处理和生成数据。为了便于理解,处理装置在某些情况下被描述为使用一个,但本发明所属技术领域的普通技术人员可知,处理装置还可包括多个处理元件(processing element)或多个类型的处理元件。例如,处理装置可包括多个处理器或一个处理器和一个控制器。并且,软件可包括计算机程序(computer program)、代码(code)、指令(instruction)或这些中的一个以上的组合,可将处理装置构成为可根据所需进行操作,或者独立地或者结合地(collectively)指令处理装置。软件或数据为了使用处理装置解释或向处理装置提供指令或数据,可被永久性地或暂时性地具体化(embody)在任何类型的机器、组件(component)、物理装置、虚拟设备(virtual equipment)、计算机存储介质或装置,传送的信号波(signal wave)中。软件被分布在通过网络连接的计算机系统上,并可以以分布方式存储或运行。软件和数据可存储在一个以上的计算机可读记录介质中。根据实施例的方法能够以可通过多种计算机结构要素来执行的程序指令的形态实现,从而记录于计算机可读记录介质。所述计算机可读记录介质可以单独或组合包括程序指令、数据文件、数据结构等。所述介质所记录的程序指令可以为为了实施例而特别设置和构成的,或者可以为计算机软件领域的普通技术人员公知并能够使用的。作为计算机可读记录介质的例,包括硬盘、软盘及磁带之类的磁介质(magneticmedia)、CD-ROM及DVD之类的光记录介质(optical media)、光磁软盘(floptical disk)之类的磁光碟媒体(magneto-optical medium),以及ROM、RAM、闪存之类的以存储和执行程序指令的方式特殊构成的硬件装置。作为程序指令的例,不仅包含由编译器所制成的机械语言代码,而且还包含可使用解释器等来由计算机执行的语言代码。上述硬件装置可以为了执行实施例的操作而以能够作为一个以上的软件模块运行的方式构成,反之亦然。
上述的本发明的优选实施例为了示例的目的而公开,本发明所属领域的技术人员可以在本发明的思想和范围内进行不同的修改、改变及附加,上述修改、改变及附加应视为属于所附权利要求中规定的范围之内。
本发明所属领域的技术人员可以在不脱离本发明的技术思想的范围内实施多种置换、修改及变更,因此本发明并不限于上述的实施例和附图。
在上述的示例性系统中,虽然基于使用一系列的步骤或框的流程图描述了方法,但是本发明不限于该步骤的顺序,某个步骤可以以除了上面描述的步骤的步骤或顺序执行,或者与上面描述的步骤同时执行。此外,本领域技术人员将理解,流程图的步骤不是排他性的,另一个步骤可被包括在其中,或者流程图的一个或多个步骤可被删除而不影响本发明的范围。
产业上可利用性
根据本发明,用声波代替现有车辆的智能钥匙的低频(Low Frequency;LF)电波信号的传输方式,从而可以在仅使用移动设备可以实现相同的功能而无需现有车辆的智能钥匙,并可以防御中继站攻击。
根据本发明,可以实现没有中继站攻击危险的安全智能钥匙功能,并且通过应用该安全智能钥匙功能来可以将临时可用的临时钥匙委托给要代客泊车的其他用户以临时控制车辆。
根据本发明,可以委托可临时使用的临时钥匙使得该临时钥匙仅用于打开后备箱的用途,从而当得到验证的快递员接近车辆时,仅打开后备箱,使得快递员将物体放置在后备箱中。
根据本发明,可以应用于汽车共享,使得得到验证的多个用户(例如,家族或驾驶法人车辆的特定人集团)共享接近车辆的权限以一起使用车辆。
根据本发明,将相同的功能应用于门锁系统,从而可以实现在持有得到验证的移动设备的用户在一定距离内接近时可以打开门锁而无需单独的输入的功能。
Claims (8)
1.一种利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
建立通信网络,以通过蓝牙或Wi-Fi与驾驶员的移动设备之间收发信息;
当从上述驾驶员的移动设备接收的蓝牙或Wi-Fi信号的接收信号强度值被测定为大于或等于预定参考值时,判断上述驾驶员的移动设备的位置在预定的第一范围内,通过安装在上述车辆的三个或更多扬声器发出可识别的2Hz至24000Hz的声波;
计算从上述扬声器发出的声波到达上述驾驶员的移动设备的时间,以确定上述驾驶员的移动设备的3D位置;
当上述驾驶员的移动设备的3D位置接近预定的第二范围内时,从上述驾驶员的移动设备接收包括门或后备箱的开闭指令的任意指令;以及
在执行上述包括门或后备箱的开闭指令的任意指令之后,当判断上述驾驶员的移动设备位于上述车辆内部的预定区域中时,控制上述车辆的启动。
2.根据权利要求1所述的利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法,其特征在于,在确定上述驾驶员的移动设备的3D位置的步骤中,使用到达时间差进行计算。
3.根据权利要求1所述的利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法,其特征在于,安装在上述车辆的三个或更多扬声器发出不同频率的声波。
4.根据权利要求3所述的利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法,其特征在于,还包括如下步骤:
从各个上述扬声器发出的声波的频率分别根据从蓝牙或Wi-Fi接收的第一特定代码在预定范围内变化;
通过上述蓝牙或Wi-Fi网络接收与上述第一特定代码相对应的第二特定代码;以及
当上述第二特定代码与从上述第一特定代码生成的第三特定代码一致时,使用码分复用以实现上述车辆的控制。
5.根据权利要求1所述的利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法,其特征在于,上述预定的第一范围为25m。
6.根据权利要求1所述的利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法,其特征在于,上述预定的第二范围为1m。
7.根据权利要求1所述的利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制方法,其特征在于,以如下方式设定上述车辆:只要上述车辆的门扣接收到输入,上述车辆的门或后备箱才打开或关闭。
8.一种利用移动设备防御中继站攻击的车辆的智能控制装置,其特征在于,包括:
通信模块,为了以通过蓝牙或Wi-Fi与驾驶员的移动设备之间收发信息而建立通信网络,并收发蓝牙或Wi-Fi信号;
三个或更多扬声器,该扬声器安装在上述车辆的内部或外部,当接收表示从上述驾驶员的移动设备接收的蓝牙或Wi-Fi信号的接收信号强度值被测定为大于或等于预定参考值的控制信号时,判断上述驾驶员的移动设备的位置在预定的第一范围内,发出可识别的2Hz至24000Hz的声波;
控制部,当从上述驾驶员的移动设备接收包括上述通信模块计算从上述扬声器发出的声波到达上述驾驶员的移动设备的时间的上述驾驶员的移动设备的3D位置接近预定的第二范围内的门或后备箱的开闭指令时,在打开上述门或后备箱之后,当判断上述驾驶员的移动设备位于上述车辆内部的预定区域中时,控制上述车辆的启动。
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