CN111815431A - 一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法及系统，所述方法包括如下步骤：GPS设备接收管理平台发送的命令；发送seed请求命令到ECU；ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果；GPS设备根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令给ECU；ECU收到发送心跳或者是命令后，响应并执行加密成功的GPS设备的相关命令，并将执行情况发送给GPS设备。随机数生成功能以及生成随机seed的算法功能，使人为解密难度加大，加密交互严格，不易破解；能有效的实现接收命令、控制发动机运行工况，实现对于贷款购买车辆的有效监管，适于大规模应用。
Description
技术领域
本发明涉及整车电子控制技术领域，具体涉及一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法及系统。
背景技术
随着消费观念的改变，以分期付款、提前消费的方式购买车辆，不仅减轻了消费者的经济压力，更能提前入市，获得收益。降低消费者的投资成本，也提高了车辆的销售量。
但经销商需要对贷款购车的消费者有一种约束方法，保证其按时还款。如果消费者不能按时还款，经销商可以通过这种约束方法，控制相应的已售车辆不能正常工作，从而督促其还款。
现有的管理贷款车辆的控制方法，加密算法简单，有的在上电阶段对GPS设备进行一次加密验证，验证成功后就开始周期性控制命令交互，加密和控制命令分离，这样非加密验证间隙时间较长，人为破解的风险较大；GPS设备和发动机控制单元(ECU)之间，只有控制命令或心跳的方式，更加不安全。
发明内容
针对现有的管理贷款车辆的控制方法，加密算法简单，有的在上电阶段对GPS设备进行一次加密验证，验证成功后就开始周期性控制命令交互，加密和控制命令分离，这样非加密验证间隙时间较长，人为破解的风险较大；GPS设备和发动机控制单元之间，只有控制命令或心跳的方式，更加不安全的问题，本发明设计了一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法及系统，方便平台对已销售的贷款车辆进行管理，是十分实用和必要的。
本发明的技术方案是：
一方面，本发明技术方案提供一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，包括如下步骤：
GPS设备接收管理平台发送的命令；
发送seed请求命令到ECU；
ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果；
GPS设备根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令给ECU；
ECU收到发送心跳或者是命令后，响应并执行加密成功的GPS设备的相关命令，并将执行情况发送给GPS设备。
进一步的，GPS设备接收管理平台发送的命令的步骤中，管理平台发送的命令包括：
在车辆确定为贷款车辆时，管理平台发送绑定命令给GPS设备；
在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备；
在车辆全部还完贷款时，管理平台发送解绑命令给GPS设备。
进一步的，GPS设备根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令的步骤包括：
在车辆确定为贷款车辆时，管理平台发送绑定命令给GPS设备，ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证，若加密验证成功，GPS设备发送绑定命令，ECU接收到后立即响应；
绑定成功后，GPS设备与ECU周期性交互进行加密验证；
对于绑定状态的车辆，在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送限速或锁车控制命令给ECU；
对于绑定状态的车辆，在车辆全部还完贷款时，管理平台发送解绑命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送解绑命令给ECU。
进一步的，该方法还包括：
绑定状态下，若在一定的交互周期内，加密验证均失败，则认为GPS设备遭受攻击，若设定交互周期内ECU未接收到GPS设备命令请求，则认为GPS设备被移除，ECU均采取限速操作并对验证失败、移除进行报警。
进一步的，ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果的步骤包括：
ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数，所述的随机数通过内部算法随机产生seeds；
ECU根据生成的seeds计算出本周期的keys，同时将产生的seeds回复给GPS设备；
GPS设备接收到seeds通过计算生成keys并将keys回传给ECU；
ECU接收到回传的keys与ECU计算出的本周期的keys进行比对，若比对结果一致，加密验证成功，否则加密验证失败，并将比对结果发送给GPS设备。随机数生成功能以及生成随机SEED的算法功能，使人为解密难度控制到ms级别的难度，加密交互严格，不易破解；实现对于贷款购买车辆的有效监管，适于大规模应用。
进一步的，对于绑定状态的车辆，在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送限速或锁车控制命令给ECU的步骤之后包括：
ECU收到加密成功的GPS设备的限速和锁车命令后，更新控制标志位；
ECU采集发动机的运行状态，ECU开始驾驶循环计数，若达到设定的驾驶循环后，限速或锁车命令生效，限速命令生效时，激活限速机构实现限速，锁车命令生效时，启动条件不再满足，实现锁车功能。适用于所有的贷款销售车辆，加密严格，难以破解，安全性高。
另一方面，本发明技术方案提供一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制系统，包括管理平台、GPS设备和ECU；
GPS设备，用于接收管理平台发送的命令，发送seed请求命令到ECU；还用于根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令到ECU；
ECU，用于接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果；还用于收到发送心跳或者是命令后，响应并执行加密成功的GPS设备的相关命令，并将执行情况发送给GPS设备。
进一步的，管理平台，用于在车辆确定为贷款车辆时，发送绑定命令给GPS设备；在车辆恶意欠款时，发送限速或锁车控制命令给GPS设备；在车辆全部还完贷款时，发送解绑命令给GPS设备。
进一步的，ECU包括报文接收模块、随机数产生模块、seed@key算法模块、报文发送模块、处理模块；
报文接收模块，用于接收到GPS设备发送的seed请求命令；
随机数产生模块，用于ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数；
seed@key算法模块，用于将生成的随机数通过内部算法随机产生seeds并根据生成的seeds计算出本周期的keys；
报文发送模块，用于将产生的seeds、加密结果和命令执行结果回复给GPS设备；
GPS设备，还用于将接收到seeds通过计算生成keys并将keys回传给处理模块；
处理模块，用于接收到回传的keys与ECU计算出的本周期的keys进行比对，若比对结果一致，加密验证成功，否则加密验证失败，并将比对结果通过报文发送模块发送给GPS设备。
进一步的，ECU还包括报文回复时刻控制模块、报文回复内容控制模块和诊断报警模块、执行控制模块；
报文回复时刻控制模块，用于控制ECU回复报文时刻；
报文回复内容控制模块，用于控制ECU回复报文内容；
诊断报警模块，用于监控GPS设备是否被移除、接收报文是否超时以及是否受黑客攻击；还用于若在一定的交互周期内，报文回复内容控制模块控制ECU回复报文内容为加密验证均失败，则认为GPS设备遭受攻击；还用于若设定交互周期内ECU未接收到GPS设备命令请求，则认为GPS设备被移除并对验证失败、移除进行报警；
执行控制模块，用于当诊断报警模块监控到GPS设备遭受攻击或GPS设备被移除时执行限速操作；还用于绑定成功的车辆，若没有如期还款，验证加密成功后，执行具体的限速或者锁车命令；还用于收到加密成功的GPS设备的限速和锁车命令后，更新控制标志位；采集发动机的运行状态并开始驾驶循环计数，若达到设定的驾驶循环后，限速或锁车命令生效，限速命令生效时，激活限速机构实现限速，锁车命令生效时，启动条件不再满足，实现锁车功能。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明发动机控制单元对贷款车辆控制的具体实现，加密算法采用SEED-KEY机制，本发明包含的随机数生成功能以及生成随机seed的算法功能，使人为解密难度加大，加密交互严格，不易破解；能有效的实现接收命令、控制发动机运行工况，实现对于贷款购买车辆的有效监管，适于大规模应用。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的方法的ECU和GPS设备报文交互示意图。
图2是本发明一个实施例加密验证过程的示意性流程图。
图3是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明技术方案提供一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，包括如下步骤：
SS1：GPS设备接收管理平台发送的命令；
SS2：发送seed请求命令到ECU；
SS3：ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果；
SS4：GPS设备根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令给ECU；
SS5：ECU收到发送心跳或者是命令后，响应并执行加密成功的GPS设备的相关命令，并将执行情况发送给GPS设备。
需要说明的是，在有些实施例中，管理平台发送的命令包括：
在车辆确定为贷款车辆时，管理平台发送绑定命令给GPS设备；
在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备；
在车辆全部还完贷款时，管理平台发送解绑命令给GPS设备。
有些实施例中，SS3的步骤包括：
在车辆确定为贷款车辆时，管理平台发送绑定命令给GPS设备，ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证，若加密验证成功，GPS设备发送绑定命令，ECU接收到后立即响应；
绑定成功后，GPS设备与ECU周期性交互进行加密验证；
对于绑定状态的车辆，在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送限速或锁车控制命令给ECU；
ECU收到加密成功的GPS设备的限速和锁车命令后，更新控制标志位；
ECU采集发动机的运行状态，ECU开始驾驶循环计数，若达到设定的驾驶循环后，限速或锁车命令生效，限速命令生效时，激活限速机构实现限速，锁车命令生效时，启动条件不再满足，实现锁车功能。适用于所有的贷款销售车辆，加密严格，难以破解，安全性高。
对于绑定状态的车辆，在车辆全部还完贷款时，管理平台发送解绑命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送解绑命令给ECU。
还需要进一步的说明的是，绑定状态下，若在一定的交互周期内，加密验证均失败，则认为GPS设备遭受攻击，若设定交互周期内ECU未接收到GPS设备命令请求，则认为GPS设备被移除，ECU均采取限速操作并对验证失败、移除进行报警。
对于确定以贷款形式购买的车辆，在整车上电时，由管理平台发送绑定命令，GPS设备和ECU首先进行加密验证，验证成功后，实现绑定；加密验证，具体实施如图2所示，建立绑定后，GPS设备需要与ECU周期性交互,如图1所示，ECU收到seed请求①后，不断的生产随机数，具体在应用层实施，将应用层置于一定的任务调度中，设置一个变量，使其随着任务周期的快速调用而不断变化。
在有些实施例中，ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果的步骤包括：
SS21：ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数，所述的随机数通过内部算法随机产生seeds；
SS22：ECU根据生成的seeds计算出本周期的keys，同时将产生的seeds回复给GPS设备；
SS23：GPS设备接收到seeds通过计算生成keys并将keys回传给ECU；
SS24：ECU接收到回传的keys与ECU计算出的本周期的keys进行比对，若比对结果一致，加密验证成功，否则加密验证失败，并将比对结果发送给GPS设备。
随机数生成功能以及生成随机SEED的算法功能，使人为解密难度控制到ms级别的难度，加密交互严格，不易破解；实现对于贷款购买车辆的有效监管，适于大规模应用。
需要说明的是，GPS设备报文的接收及给GPS设备发送报文的发送功能，是基于SAEJ1939 CAN总线协议，由ECU底层软件实现。
上述实施中的随机数，通过一定的算法产生一组随机seed，ECU在收到GPS设备发出的请求命令图1的①时，截取此刻生成四个随机数(seed)图1的②回传给GPS设备，同时ECU通过加密算法分别算出本周期的这组“seed”对应的“key”，GPS设备与发动机ECU基于同一套seed&key算法。
ECU发送seed后，在一定时间内，接收到GPS算出的key值及key值回传标志位如图1的③，ECU将双方算出的“key”进行比较，若比对结果相同，则发动机会回复加密成功；若不同，则回复加密失败，回复结果为图1的④。
若加密成功，GPS设备才向ECU发送控制命令，发动机ECU也只响应正确解密了“seed”的GPS设备发送的控制命令。对于绑定了的车辆，如果没有如期还款，加密成功后，GPS设备向ECU发送具体的限速或者锁车命令⑤，ECU向GPS设备回复具体控制形式⑥；
绑定状态下，如果在一定的交互周期内，都是验证错误，则被认为是遭受攻击；如果在一定交互周期内没有接收到GPS设备的命令请求，则被认为是设备被移除,发动机控制器采取一定的限速操作；另外，诊断模块对限速、锁车、移除、超时、认证失败进行报警提醒。
对于绑定状态的车辆，收到加密成功的GPS设备的限速和锁车命令后，也进入限速操作模块，具体实施：更新控制标志位，ECU采集发动机的运行状态，判断自相应控制命令起的驾驶循环，并将相应的变量存EEPROM,一定驾驶循环后，限速或锁车命令生效，限速命令生效时，激活限速结构实现限速，锁车命令生效时，启动条件不再满足，使起动机不动作，实现锁车功能。
如图3所示，本发明技术方案提供一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制系统，包括管理平台、GPS设备和ECU；
GPS设备，用于接收管理平台发送的命令，发送seed请求命令到ECU；还用于根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令到ECU；
ECU，用于接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果；还用于收到发送心跳或者是命令后，响应并执行加密成功的GPS设备的相关命令，并将执行情况发送给GPS设备。
有些实施例中，管理平台，用于在车辆确定为贷款车辆时，发送绑定命令给GPS设备；在车辆恶意欠款时，发送限速或锁车控制命令给GPS设备；在车辆全部还完贷款时，发送解绑命令给GPS设备。
ECU包括报文接收模块、随机数产生模块、seed@key算法模块、报文发送模块、处理模块；报文接收模块，用于接收到GPS设备发送的seed请求命令；随机数产生模块，用于ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数；
seed@key算法模块，用于将生成的随机数通过内部算法随机产生seeds并根据生成的seeds计算出本周期的keys；
报文发送模块，用于将产生的seeds、加密结果和命令执行结果回复给GPS设备；
GPS设备，还用于将接收到seeds通过计算生成keys并将keys回传给处理模块；
处理模块，用于接收到回传的keys与ECU计算出的本周期的keys进行比对，若比对结果一致，加密验证成功，否则加密验证失败，并将比对结果通过报文发送模块发送给GPS设备。
还需要说明的是，ECU还包括报文回复时刻控制模块、报文回复内容控制模块和诊断报警模块、执行控制模块；
报文回复时刻控制模块，用于控制ECU回复报文时刻；
报文回复内容控制模块，用于控制ECU回复报文内容；
诊断报警模块，用于监控GPS设备是否被移除、接收报文是否超时以及是否受黑客攻击；还用于若在一定的交互周期内，报文回复内容控制模块控制ECU回复报文内容为加密验证均失败，则认为GPS设备遭受攻击；还用于若设定交互周期内ECU未接收到GPS设备命令请求，则认为GPS设备被移除并对验证失败、移除进行报警；
执行控制模块，用于当诊断报警模块监控到GPS设备遭受攻击或GPS设备被移除时执行限速操作；还用于绑定成功的车辆，若没有如期还款，验证加密成功后，执行具体的限速或者锁车命令；还用于收到加密成功的GPS设备的限速和锁车命令后，更新控制标志位；采集发动机的运行状态并开始驾驶循环计数，若达到设定的驾驶循环后，限速或锁车命令生效，限速命令生效时，激活限速机构实现限速，锁车命令生效时，启动条件不再满足，实现锁车功能。需要说明的是，本发明实施例中seed可以解释为种子。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
GPS设备接收管理平台发送的命令；
发送seed请求命令到ECU；
ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果；
GPS设备根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令给ECU；
ECU收到发送心跳或者是命令后，响应并执行加密成功的GPS设备的相关命令，并将执行情况发送给GPS设备。
2.根据权利要求1所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，其特征在于，GPS设备接收管理平台发送的命令的步骤中，管理平台发送的命令包括：
在车辆确定为贷款车辆时，管理平台发送绑定命令给GPS设备；
在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备；
在车辆全部还完贷款时，管理平台发送解绑命令给GPS设备。
3.根据权利要求2所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，其特征在于，GPS设备根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令的步骤包括：
在车辆确定为贷款车辆时，管理平台发送绑定命令给GPS设备，ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证，若加密验证成功，GPS设备发送绑定命令，ECU接收到后立即响应；
绑定成功后，GPS设备与ECU周期性交互进行加密验证；
对于绑定状态的车辆，在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送限速或锁车控制命令给ECU；
对于绑定状态的车辆，在车辆全部还完贷款时，管理平台发送解绑命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送解绑命令给ECU。
4.根据权利要求1所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，其特征在于，该方法还包括：
绑定状态下，若在一定的交互周期内，加密验证均失败，则认为GPS设备遭受攻击，若设定交互周期内ECU未接收到GPS设备命令请求，则认为GPS设备被移除，ECU均采取限速操作并对验证失败、移除进行报警。
5.根据权利要求1所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，其特征在于，ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果的步骤包括：
ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数，所述的随机数通过内部算法随机产生seeds；
ECU根据生成的seeds计算出本周期的keys，同时将产生的seeds回复给GPS设备；
GPS设备接收到seeds通过计算生成keys并将keys回传给ECU；
ECU接收到回传的keys与ECU计算出的本周期的keys进行比对，若比对结果一致，加密验证成功，否则加密验证失败，并将比对结果发送给GPS设备。
6.根据权利要求3所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制方法，其特征在于，对于绑定状态的车辆，在车辆恶意欠款时，管理平台发送限速或锁车控制命令给GPS设备，加密验证成功后，GPS设备发送限速或锁车控制命令给ECU的步骤之后包括：
ECU收到加密成功的GPS设备的限速和锁车命令后，更新控制标志位；
ECU采集发动机的运行状态，ECU开始驾驶循环计数，若达到设定的驾驶循环后，限速或锁车命令生效，限速命令生效时，激活限速机构实现限速，锁车命令生效时，启动条件不再满足，实现锁车功能。
7.一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制系统，其特征在于，包括管理平台、GPS设备和ECU；
GPS设备，用于接收管理平台发送的命令，发送seed请求命令到ECU；还用于根据ECU返回的加密验证结果，发送心跳或者命令到ECU；
ECU，用于接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数进行加密验证并返回加密验证结果；还用于收到发送心跳或者是命令后，响应并执行加密成功的GPS设备的相关命令，并将执行情况发送给GPS设备。
8.根据权利要求7所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制系统，其特征在于，管理平台，用于在车辆确定为贷款车辆时，发送绑定命令给GPS设备；在车辆恶意欠款时，发送限速或锁车控制命令给GPS设备；在车辆全部还完贷款时，发送解绑命令给GPS设备。
9.根据权利要求8所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制系统，其特征在于，ECU包括报文接收模块、随机数产生模块、seed@key算法模块、报文发送模块、处理模块；
报文接收模块，用于接收到GPS设备发送的seed请求命令；
随机数产生模块，用于ECU接收到GPS设备发送的seed请求命令后，生成随机数；
seed@key算法模块，用于将生成的随机数通过内部算法随机产生seeds并根据生成的seeds计算出本周期的keys；
报文发送模块，用于将产生的seeds、加密结果和命令执行结果回复给GPS设备；
GPS设备，还用于将接收到seeds通过计算生成keys并将keys回传给处理模块；
处理模块，用于接收到回传的keys与ECU计算出的本周期的keys进行比对，若比对结果一致，加密验证成功，否则加密验证失败，并将比对结果通过报文发送模块发送给GPS设备。
10.根据权利要求9所述的一种发动机控制单元管理贷款车辆的控制系统，其特征在于，ECU还包括报文回复时刻控制模块、报文回复内容控制模块和诊断报警模块、执行控制模块；
报文回复时刻控制模块，用于控制ECU回复报文时刻；
报文回复内容控制模块，用于控制ECU回复报文内容；
诊断报警模块，用于监控GPS设备是否被移除、接收报文是否超时以及是否受黑客攻击；还用于若在一定的交互周期内，报文回复内容控制模块控制ECU回复报文内容为加密验证均失败，则认为GPS设备遭受攻击；还用于若设定交互周期内ECU未接收到GPS设备命令请求，则认为GPS设备被移除并对验证失败、移除进行报警；
执行控制模块，用于当诊断报警模块监控到GPS设备遭受攻击或GPS设备被移除时执行限速操作；还用于绑定成功的车辆，若没有如期还款，验证加密成功后，执行具体的限速或者锁车命令；还用于收到加密成功的GPS设备的限速和锁车命令后，更新控制标志位；采集发动机的运行状态并开始驾驶循环计数，若达到设定的驾驶循环后，限速或锁车命令生效，限速命令生效时，激活限速机构实现限速，锁车命令生效时，启动条件不再满足，实现锁车功能。
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