CN113362504A - 一种nfc手机智能钥匙实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种NFC手机智能钥匙实现方法，由手机端、车辆端以及服务器端相互配合，通过NFC手机与车联网模块的近场通讯实现车辆的车门开启；用户使用汽车厂家指定的手机APP或微信小程序人脸识别后管理生成新的汽车钥匙卡片或删除旧的汽车钥匙卡片，在手机钱包中分别为汽车门禁卡及汽车启动卡，汽车门禁卡只能开启车门；车辆端通过车载互联网设备获取服务器端最新卡数据信息，将用户申请的汽车钥匙信息更新到汽车本地控制器模块中，由车辆端对数据进行分类，根据不同类型设置不同的权限，按周期检测卡标识数据，把用户申请的新卡片数据及失效删除的卡片数据实时更新到车辆端；服务器端完成手机端卡片数据的生成及车辆端效验数据的生成及维持同步。

Description

一种NFC手机智能钥匙实现方法

技术领域

本发明涉及汽车电子钥匙，尤其是涉及一种NFC手机作为汽车电子钥匙的应用，使用NFC手机替代智能钥匙。

背景技术

随着科技的发展，电子产品的功能越来越强大，大大的方便了人们的生活。现在广泛普及的智能手机让我们的出行变得非常方便，通过手机可以模拟公交卡刷公交地铁，可以模拟银行卡购物消费，可以模拟会员卡、身份证、驾驶证、社保卡、小区门禁卡、指纹锁卡等应对各种场合的需求，再加上近两年流行起来的智能家居更是让用户真正体会到了只要带一部手机出门就能游玩天下。而对于有车一族而言却比其他人多了个负担，那就是需随身携带车钥匙。目前的车钥匙虽然已电子化、智能化，但仍然存在很多缺点，比如车钥匙无法确认使用者身份是否授权，遇到钥匙没电无法启动车辆，必须通过其他方式购买到电池才能用车，车钥匙丢失存在车辆被盗风险且配备新钥匙价格昂贵，并且与手机放在一起容易失效甚至损坏，而把钥匙集成到手机中这些问题都能够完美的解决。

当前智能车钥匙使用的射频技术信号范围较大，存在信号被干扰车辆无法锁车实现盗车风险，使用NFC近场通讯功能将有效距离控制在厘米范围内，更加安全。手机车钥匙不需要担心没电风险，在手机没电状态下依然可以刷手机进入车辆，进入汽车后使用汽车电源给手机进行充电，手机开机后即可恢复更高级别的功能，如汽车启动等。手机车钥匙不需要担心遗失风险，拾到手机的人无法解开手机，不能使用蓝牙寻车功能则不能快速找到车辆具体停放位置，避免传统钥匙任何人都可以使用寻车功能快速定位车辆实施盗窃。

中国发明专利申请201811151647.9公开了一种车辆人员身份安全验证方法，包括：响应于近场通信装置被触发事件，获取车辆人员身份信息；将所述车辆人员身份信息发送至服务器，所述车辆人员身份信息用于所述服务器进行验证，并在验证通过后将验证通过结果发送至与所述车辆人员身份信息关联的车辆，所述验证通过结果用于所述车辆进行车辆验证。本发明由近场通信装置触发移动终端获取车辆人员身份信息，并由服务器发送到车辆，从而扩大NFC手机钥匙的使用范围，使不支持NFC读写功能的手机也可进行身份认证；同时，增强NFC手机钥匙的安全性，进行手机和使用者身份双重确认，并简化现在用手机APP进行身份验证的操作流程。

中国发明专利申请202010382014.X提供了一种基于车联网的车辆无钥匙进入及启动系统与方法，包括云端、至少一个车辆端和至少一个智能终端；所述云端包括可信云服务器、证书服务器、第三安全模块；所述车辆端包括车辆进入及启动控制模块、车端近程通信模块、第二安全模块；所述智能终端包括智能终端控制模块、终端近程通信模块、第一安全模块；所述云端、所述车辆端和所述智能终端在进行身份认证时，采用所述云端先分别对所述车辆端与所述智能终端进行身份认证，然后所述车辆端与所述智能终端再分别对所述云端进行身份认证的方式；避免了智能终端与车辆端的直接相互认证，降低了对智能终端存储和计算资源的消耗以及解决了车钥匙在不同品牌的车辆之间不通用的问题。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种NFC手机智能钥匙实现方法，实现车辆解锁（开启车门）及车辆启动功能。

本发明采用的技术方案：

解锁及启动功能

手机端

本发明根据NFC手机是否配备eSE安全芯片给出虚拟卡（eSE）和主机卡（HCE）两种情况。手机正常运行，网络通信正常，服务器工作正常的状态下，用户使用汽车厂家指定的手机APP或微信小程序人脸识别后可管理生成新的汽车钥匙卡片或删除旧的汽车钥匙卡片，若手机配备了eSE芯片，则汽车钥匙会生成两张不同安全等级的卡片，两张卡片都存储在手机eSE安全芯片中（下文称为虚拟卡），在手机的钱包中分别为汽车门禁卡及汽车启动卡，汽车门禁卡只能开启车门，设置为默认卡且不需要指纹密码等安全验证，这样即使手机没电也能持续工作四小时以上保证用户能够开启车门。汽车启动卡能够开启车门及启动车辆，必须验证密码或指纹，无论车辆所处环境是否有网络，是否手机有电，汽车远程服务器是否在维护，用户都可以通过门禁卡刷卡控制门锁解锁，若手机电量不足可以启动车辆ON状态给手机提供充电，开机后通过安全验证使用启动卡刷卡启动发动机；若手机未配备eSE芯片，则只会生成一张启动卡，本卡片Token数据存储在应用数据中（下文称为主机卡），通过发送Token密钥给车辆，实现开门和启动发动机功能，本卡片必须在手机亮屏状态下使用，因此不具备手机在没电情况下使用的条件，需要用户保证手机有电。

当车辆处于网络通信异常环境下，车辆数据无法得到更新，此时若用户申请新主卡片，则新主卡片显示待生效，旧主卡片显示待失效，等到车辆恢复正常网络后完成新旧卡的替换。若此时用户申请临时卡或附属卡等，则正常显示。

本发明根据NFC手机是否配备eSE安全芯片给出虚拟卡（eSE）和主机卡（HCE）两种情况。不是会生成两张卡的意思，虚拟卡和主机卡是行业针对有无eSE安全芯片的两张方案称呼，eSE模式就是虚拟卡英文缩写，HCE就是主机卡英文缩写，描述的是卡片数据计算方法及密钥存储的方式，虚拟卡是把计算方法存储在手机本地eSE安全芯片中，由芯片实时计算需要的密钥，不需要网络；而主机卡意思是计算方法存储在云端服务器，服务器把已经计算好的密钥发送给手机端，由手机端存储在应用程序数据里。两者区别在于，虚拟卡有实体芯片，不需要手机开机，并且手机格式化都不会删除这个数据。而主机卡没有芯片，只是单纯的把计算好密钥存在应用中，无论锁屏，关机都无法使用，并且一旦格式化手机就不复存在。虚拟卡因为是本地计算，所以没有次数限制，而主机卡是服务器计算，有时间和次数限制，本专利申请技术方案主推eSE模式。

2、车辆端

通过车载互联网设备获取服务器端最新卡数据信息，将用户申请的汽车钥匙信息更新到汽车本地控制器模块中，由车辆端对数据进行分类，大致分为主卡、副卡及临时卡，根据不同类型设置不同的权限，按周期检测卡标识数据，把用户申请的新卡片数据及失效删除的卡片数据实时更新到车辆端，若车辆长时间停放在无网络环境下，将延用断网前卡数据进行核验，超时计数器停止计时，待网络通信恢复后更新车辆端及手机端Token数据，在整车熄火后再次启动时按照新卡数据进行效验。在车辆前门及中控手机槽分别安装一个隐藏式读卡器，当前门读卡器读取到汽车门禁卡或启动卡数据后传输给安全认证模块进行数据校验，校验通过则开启车门。当车辆出现启动车辆需求的操作时，开启手机槽读卡器的读取功能，将读取到的汽车启动卡数据传输给安全认证模块进行数据校验，校验通过后执行车辆启动操作。

3、服务器端

服务器端需要完成手机端卡片数据的生成及车辆端效验数据的生成及维持同步，若手机自带eSE芯片，则把Token算法放到eSE芯片及车辆端，实现离线模式下的解锁认证。若手机不带eSE芯片，则由服务器计算Token密钥发送给手机，由手机端本地计算和服务器获取车辆端数据计算Token剩余有效次数及剩余有效时间，手机和车辆任何一端超出设定实际或次数阈值后对手机和车辆的Token进行自动更新，保证手机端、车辆端及服务器端卡数据的一致性及有效性，具体Token算法实现由各汽车主机厂自行定义。

发明有益效果：

1、本发明NFC手机智能钥匙实现方法，不需要额外携带汽车钥匙；使用方便，安全可靠，成本低廉。手机车钥匙不需要担心没电风险（传统汽车电子需要换电池），在手机没电状态下依然可以刷手机进入车辆，进入汽车后使用汽车电源给手机进行充电，手机开机后即可恢复更高级别的功能，如汽车启动等。

2、使用本发明智能钥匙，不需要担心遗失风险，即使手机掉了也可以登录账户把卡片立即作废，不用担心车辆被盗风险。手机车钥匙是虚拟卡片，无论丢失还是失效后制作新钥匙都是免费生成新的卡片，不会产生配发智能钥匙的昂贵费用。

拾到手机的人无法解开手机，不能使用蓝牙寻车功能则不能快速找到车辆具体停放位置，避免传统钥匙任何人都可以使用寻车功能快速定位车辆实施盗窃，即使捡到手机的人能够花一定时间破解密码，用户也可在这段时间内通过登录账户远程删除汽车钥匙，让手机在联网状态下移除卡片，同时汽车端也会把卡片授权移除，保证车辆不被盗用。更换新手机后可以把老手机钥匙转移到新手机，或直接删除老手机钥匙，申请新钥匙即可，申请新钥匙必须验证用户身份，避免破解手机及软件密码盗用的可能性。

3、本发明NFC手机智能钥匙实现方法，数据安全可靠，无法复制。手机钥匙使用令牌（Token）技术，钥匙数据由服务器计算定时定量更新，使用token代替原始数据，每次传输数据都是令牌，传输的数据一直在变化且不含真实信息，因此手机车钥匙是在满足安全及用户各种情景需求的前提下实现代替智能钥匙，减轻用户负担，实现轻装出行。

4、本发明NFC手机智能钥匙实现方法，借车给他人或者维修无需把钥匙给对方，只要通过微信等工具分享一个卡片即可。可以根据卡片授权限制具体使用人的车辆的启动、使用时间及使用范围等权限。车辆保养、洗车、维修或临时挪车等也只需要通过微信小程序分享限制卡即可完成，无需担心他人私自使用用户车辆。

5、本发明NFC手机智能钥匙实现方法，智能钥匙除了能够开门启动车辆外，还有很多功能，如锁车功能，寻车功能，车窗控制功能，后尾箱控制等功能都可以通过蓝牙或互联网远程控制实现，满足车辆在有网及无网环境下的各种功能实现。

附图说明

图1为本发明NFC手机智能钥匙实现方法实现过程及数据流原理图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解与实现本发明，下面通过具体实施方式，结合附图对本发明技术方案做进一步的详细描述。在本发明的案例描述中，术语“上”，“下”，“左”，“右”，“第一步”，“第二步”，“第三步”，“第四步”，“第五步”，“第六步”，“第七步”，“第八步”等指示位置关系为均为基于附图所示的位置关系，仅为便于描述本发明而不是要求本发明必须以案例的顺序执行，因此不应理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“Token”应做广义理解，不限制在具体的某种行业或协议中，表征为数据的包装、标记、令牌等，用于替换原始数据，作为中间变量传输，每次传输数据都会变化，保证数据的安全；

如图1所示，首次设置汽车钥匙必须保证图中所有设施均正常，客户操作手机注册账户，刷脸实名认证通过后，点击添加汽车钥匙，手机发送钥匙申请请求所需的信息，经过第一步右，第二步上、第三步下、第四步右到达汽车厂家安全认证部门，经过人工、公安系统CTID、阿里云IDaas或其他身份认证系统认证通过后，回到第四步左结合处理器分析客户手机信息，反馈客户名下所有支持本功能的车辆列表，让客户可以选择具体车辆进行申请，客户选择好具体车辆后，输出卡片信息。若客户手机信息是厂家指定支持内置eSE的手机，则发送Token算法经过第三步上、第二步下，第一步左给手机及对应的解码算法相关信息经过第三步上、第二步下、第五步下、第六步左给汽车。若客户手机信息非厂家指定支持内置eSE手机，则发送已经算好的Token经过第三步上、第二步下，第一步左给手机及对应的解码算法相关信息经过第三步上、第二步下、第五步下、第六步左给汽车。两者区别在于手机若内置eSE则由手机自行计算Token，这种方案可以脱离网络，手机没电也能使用数十次，并且即使手机软件重置也不会影响钥匙功能，而不内置eSE的手机则只能由服务器把计算好的Token发送给手机存储，这种方式Token有一定的数量及失效限制，用完后需要联网更新，且手机需要有电才能使用，手机出现卡顿或者重置系统数据会消失，需要重新申请。

在服务器确认手机及汽车数据安装完整前，手机端卡无法使用，显示待生效，待服务器接收到汽车及手机反馈的数据加载完成指令后，反馈手机已完成指令，手机端汽车钥匙更新状态为有效，卡片有效期等相关信息以服务器端数据更新。

此时客户可以通过步骤七刷手机实现开门及启动汽车。若客户手机内置eSE,则可以在黑屏、关机、没电状态下实现刷手机开门，然后进入车辆后选择启动卡验证指纹或者密码后启动汽车，若客户手机无内置eSE则需要客户解锁手机后刷手机开门，然后进入车辆后再次验证指纹或者密码后启动汽车，汽车一旦启动后，不再检测卡数据，直到熄火后再次检测。

若客户需要分享卡片给其他人员，如长期家庭成员可以使用，短期洗车、修车、保养、借车等，则可以通过手机端分享钥匙功能请求临时钥匙，临时钥匙由服务器根据汽车当前状态分配，若分享时车辆正处于网络盲区，则优先满足临时卡实现开门及启动功能，待网络连接正常后更新汽车限制，按照车主对本次使用的临时卡设定的时间及行驶范围限制车辆，超出时间及行驶范围会失去动力且卡片失效，无法再次启动车辆及开启车门。若被分享用户手机无NFC功能，可用蓝牙等其他方式临时使用车辆启动功能，本功能是否开启由车主在个人账户中进行管理，不属于本专利范畴。

若客户出现手机被盗、遗失等情况，则可以尽快通过借用他人手机、电脑或打电话形式对汽车钥匙进行挂失，挂失操作需要身份认证，具体认证方法由汽车厂自行定义，服务器收到挂失请求后对车辆网络状态进行检测，若网络状态良好则立刻更新算法，遗失的手机则无法再开启车辆。若网络状态不佳，则会待车辆网络恢复时进行限制，如失去动力，自动报警，门窗上锁无法开启等，相应措施由各汽车厂自行定义。

现有技术的密钥都只是简单加密，甚至不加密，即使加密也基本都没有做到手机端动态TOKEN，而是通过其他设备复制既可能实现车辆的使用，甚至泄露用户信息。本发明采用TOKEN加密技术，他可能是一串无法理解的字符串，不包含任何敏感信息，并且每次都变化，你刷第一次的卡数据和第二次的卡数据都是不一样的，而且eSE模式并不依赖网络，只要第一次设置的时候需要网络，后面即使服务器维护也能持续使用。现有很多汽车行业的秘钥技术要么采用明码，要么对同一个客户是固定的密钥，最多也就是每次授权时候更新一下密码，即使不泄露客户信息，也可以复制使用，本发明技术方案每次刷卡密码都改变并且无法复制，在短时间内密钥可以是同一个或者一直同一个或者不是，如果车辆处于无网络环境下，每次刷卡密钥都是变化的，这得益于ESE芯片的原理。即使没有ESE芯片，也可以云端计算相关结果生成密码有时效的使用。

目前的现有技术文献似乎都没有说到时效性，好像就第一次记匹配时候做了密码，写入手机端卡片，后面如果不解绑就不会变了，如果是这种类似M1卡片性质的，是很容易破解复制的。本发明专利基于金融基本安全性和时效性，每次密码都是变化的并且密码不带任何信息，类似代号，只有在本公司对应服务器获取到这个代号解析才能明白含义。

以上所述仅为本发明的案例之一，案例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用以限制本发明；对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰从而得到新的案例，但凡是在本发明的精神和原理之内所做的任何修改、等同替换或案例改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种NFC手机智能钥匙实现方法，由手机端、车辆端以及服务器端相互配合，通过NFC手机与车联网模块的近场通讯实现车辆的车门开启；其特征在于：其中

手机端：

用户使用汽车厂家指定的手机APP或微信小程序人脸识别后管理生成新的汽车钥匙卡片或删除旧的汽车钥匙卡片，如果NFC手机配备了eSE芯片，则汽车钥匙会生成两张不同安全等级的卡片，两张卡片都存储在手机eSE安全芯片中，在手机的钱包中分别为汽车门禁卡及汽车启动卡，汽车门禁卡只能开启车门，设置为默认卡且不需要指纹密码等安全验证，这样即使手机没电也能持续工作四小时以上保证用户能够开启车门；

车辆端：

通过车载互联网设备获取服务器端最新卡数据信息，将用户申请的汽车钥匙信息更新到汽车本地控制器模块中，由车辆端对数据进行分类，大致分为主卡、副卡及临时卡，根据不同类型设置不同的权限，按周期检测卡标识数据，把用户申请的新卡片数据及失效删除的卡片数据实时更新到车辆端，若车辆长时间停放在无网络环境下，将延用断网前卡数据进行核验，超时计数器停止计时，待网络通信恢复后更新车辆端及手机端Token数据，在整车熄火后再次启动时按照新卡数据进行效验；

服务器端

服务器端需要完成手机端卡片数据的生成及车辆端效验数据的生成及维持同步，若手机自带eSE芯片，则把Token算法放到eSE芯片及车辆端，实现离线模式下的解锁认证；若手机不带eSE芯片，则由服务器计算Token密钥发送给手机，由手机端本地计算和服务器获取车辆端数据计算Token剩余有效次数及剩余有效时间，手机和车辆任何一端超出设定实际或次数阈值后对手机和车辆的Token进行自动更新，保证手机端、车辆端及服务器端卡数据的一致性及有效性，具体Token算法实现由各汽车主机厂自行定义。

2. 根据权利要求1所述的NFC手机智能钥匙实现方法，其特征在于：汽车启动卡能够开启车门及启动车辆，必须验证密码或指纹，无论车辆所处环境是否有网络，是否手机有电，汽车远程服务器是否在维护，用户都可以通过门禁卡刷卡控制门锁解锁，若手机电量不足可以启动车辆ON状态给手机提供充电，开机后通过安全验证使用启动卡刷卡启动发动机；若手机未配备eSE芯片，则只会生成一张启动卡，本卡片Token数据存储在应用数据中，通过发送Token密钥给车辆，实现开门和启动发动机功能，本卡片必须在手机亮屏状态下使用，因此不具备手机在没电情况下使用的条件，需要用户保证手机有电。

3.根据权利要求1或2所述的NFC手机智能钥匙实现方法，其特征在于：当车辆处于网络通信异常环境下，车辆数据无法得到更新，此时若用户申请新主卡片，则新主卡片显示待生效，旧主卡片显示待失效，等到车辆恢复正常网络后完成新旧卡的替换；若此时用户申请临时卡或附属卡等，则正常显示。

4.根据权利要求1或2所述的NFC手机智能钥匙实现方法，其特征在于：在车辆前门及中控手机槽分别安装一个隐藏式读卡器，当前门读卡器读取到汽车门禁卡或启动卡数据后传输给安全认证模块进行数据校验，校验通过则开启车门；当车辆出现启动车辆需求的操作时，开启手机槽读卡器的读取功能，将读取到的汽车启动卡数据传输给安全认证模块进行数据校验，校验通过后执行车辆启动操作。

5.根据权利要求3所述的NFC手机智能钥匙实现方法，其特征在于：在车辆前门及中控手机槽分别安装一个隐藏式读卡器，当前门读卡器读取到汽车门禁卡或启动卡数据后传输给安全认证模块进行数据校验，校验通过则开启车门；当车辆出现启动车辆需求的操作时，开启手机槽读卡器的读取功能，将读取到的汽车启动卡数据传输给安全认证模块进行数据校验，校验通过后执行车辆启动操作。

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