CN113839775B - 一种基于5gtbox加密技术的新能源汽车远程启动控制方法 - Google Patents

一种基于5gtbox加密技术的新能源汽车远程启动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法，与现有技术相比解决了车辆互联控制安全性低的缺陷。本发明包括以下步骤：车辆启动指令的发出；车载5GTBOX指令的接收；CAN网络的交互启动；5GTBOX进行身份加密认证；新能源汽车的远程启动。本发明在新能源汽车远程启动控制过程中，采用了一种新型加密方法在TBOX和ECU之间的认证中，在认证过程中采用最小二乘法的方法拟合出加密函数方法通过对多组数字进行加密，并且将生物信息也填入到加密算法当中，系统不光可以实现控制指令的加密而且可以进一步验证车主的具体信息，大大的提高了数据的可靠性和安全性。

Description

一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体来说是一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法。
背景技术
智能网联汽车集大数据、人工智能、互联网、信息通信、交通运输等行业于一体，是多学科、多产业交叉融合发展的典范，已成为全球汽车产业创新热点和未来发展的制高点，也是推动汽车产业变革发展和加快转型升级步伐的战略方向。车辆用户可以凭借手机APP就能通过移动网络对车辆进行远程控制，包括远程启动、远程车门解闭锁，打破了距离限制，远程鸣笛，在夏季提前打开空调进行制冷，冬天进行提前制热，给用户带来舒适体验等，提升了用车的便利性，给车主带来了一种全新的人车交互体验。
TBOX为整车提供远程通讯接口，可以提供行车数据采集、位置信息记录，并通过移动通讯技术与后台服务器对接，以实现远程控制，提醒等功能；能够实现远程控制，多种V2X场景接收和处理，WiFi热点共享，远程升级等功能。
5G技术的快速发展，极高的数据传输速度和广泛的信号覆盖为用户带来更优质的体验，而低延时的特点则是切实的体现在工业网络，如车辆网联，工业控制等领域上，计算机更快的处理速度，体现在智能决策的快速无延迟，车辆面对危险情况下的快速应对也大大的提高了可靠性和安全性。
在5GTBOX接收到来自云端的启动指令后，需要网关GW进行信号的转发，如果在网关集成5GTBOX功能即可实现对所有CAN网络的直接交互，这种才用网关GW进行信息交互既有优点，也有缺点，优点就是信息传递直接有效，实现简单；缺点就是对安全性要求比较高。
那么如何保证车联网信息不被泄露和被不法分子利用，进行有效的进行防护，基于5GTBOX准确安全的实现用户与车辆的互联成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中车辆互联控制安全性低的缺陷，提供一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法，包括以下步骤：
车辆启动指令的发出：移动终端APP向基站发出车辆启动信号指令；
车载5GTBOX指令的接收：基站接收启动信号指令后，经运营商发送给服务平台，服务平台再经过基站服务器通过5G移动网络通讯发送到汽车内部5GTBOX信号接收端；
CAN网络的交互启动：5GTBOX将控制信号发送给GW，实现车内所有CAN网络的交互连接；
5GTBOX进行身份加密认证：5GTBOX通过CAN信号与车内ECU启动身份加密认证；
新能源汽车的远程启动：ECU加密认证成功后，车联网模块5GTBOX装置判断车辆当前状态，若整车状态满足启动条件，则将启动信号发送给车辆BMC和车身控制模块BCM，并反馈信息给手机APP；若不满足条件则反馈失败信息给手机APP。
所述CAN网络的交互启动包括以下步骤：
5GTBOX信号接收端接收到车主手机APP的云端下发的远程启动指令，5GTBOX将控制信号发送给GW，并开始监控车辆启动状态；
判断在时间阈值期T内收到GW所返回的5GTBOX反馈信号；
若收到反馈信号，则将反馈信息转发给APP，告知用户当前远程启动状态，5GTBOX通过网关集成将车内所有CAN网络进行交互连接；
若未收反馈信号，则反馈5GTBOX网络掉线信息给APP提示用户，提示车联网络故障。
所述5GTBOX进行身份加密认证包括以下步骤：
5GTBOX获取车主预存的个人生物信息，并将其转化为数字信息一；
5GTBOX将其获取的控制信息转化为数字信息二；
5GTBOX处理信号并进行加密；
5GTBOX向ECU发送加密信号；
ECU接受信号和处理信号：ECU端接收到密文和随机数组，将传递过来的随机数组经过最小二乘法拟合加密函数，通过得到的函数关系式将密文解密成数字信息，从而得到控制指令和车主信息；如果车主信息验证成功则传递认证成功信息给5GTBOX，并且执行控制指令；如果车主信息验证失败则传递认证失败信息信号给5GTBOX；
5GTBOX进行认证：5GTBOX接收到认证成功信息信号后，则打通工具链，用于控制操作；如果接收到认证失败信息信号，则传递认证失败信号给云端。
所述5GTBOX处理信号并进行加密包括以下步骤：
5GTBOX将数字信息一和数字信息二定义成数组形式；
将这两组数组经过最小二乘法的方法拟合出加密函数，通过拟合出的加密函数当中得到第一密文和第二密文，其拟合函数如下：
Pn(x)＝α0+α1x…+αnxn，αn为多项式系数，
记
Figure BDA0003331325180000031
由
Figure BDA0003331325180000032
化简得：
Figure BDA0003331325180000033
即
Figure BDA0003331325180000034
/>
表示成矩阵形式
Figure BDA0003331325180000041
通过上述公式带入随机数组解出α，得到拟合函数Pn(x)；
其中，α为多项式系数，x、y表示已知的参考点数值，E为拟合曲线和实际值之间的偏差，利用对偏差E的求导，得到使偏差最小时的多项式系数，进而得到拟合曲线；
利用matlab中polyfit函数语句求出拟合参数，获得用于函数拟合的两组随机数组；
5GTBOX将第一密文和第二密文以及用于函数拟合的两组随机数组一并发给ECU。
有益效果
本发明的一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法，与现有技术相比在新能源汽车远程启动控制过程中，采用了一种新型加密方法在TBOX和ECU之间的认证中，在认证过程中采用最小二乘法的方法拟合出加密函数方法通过对多组数字进行加密，并且将生物信息也填入到加密算法当中，系统不光可以实现控制指令的加密而且可以进一步验证车主的具体信息，大大的提高了数据的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明的方法顺序图；
图2为本发明所涉及的5GTBOX和ECU的加密认证原理框图；
图3为本发明所涉及加密算法的MATLAB仿真验证图；
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图1所示，一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法，包括以下步骤：
第一步，车辆启动指令的发出：移动终端APP向基站发出车辆启动信号指令。
第二步，车载5GTBOX指令的接收：基站接收启动信号指令后，经运营商发送给服务平台，服务平台再经过基站服务器通过5G移动网络通讯发送到汽车内部5GTBOX信号接收端。
第三步，CAN网络的交互启动：5GTBOX将控制信号发送给GW，实现车内所有CAN网络的交互连接。其具体步骤如下：
(1)5GTBOX信号接收端接收到车主手机APP的云端下发的远程启动指令，5GTBOX将控制信号发送给GW，并开始监控车辆启动状态。
(2)判断在时间阈值期T内收到GW所返回的5GTBOX反馈信号。
(3)若收到反馈信号，则将反馈信息转发给APP，告知用户当前远程启动状态，5GTBOX通过网关集成将车内所有CAN网络进行交互连接。
(4)若未收反馈信号，则反馈5GTBOX网络掉线信息给APP提示用户，提示车联网络故障。
第四步，5GTBOX进行身份加密认证：如图2所示，5GTBOX通过CAN信号与车内ECU启动身份加密认证。
本加密算法，采用最小二乘法拟合随机数据的方法得到加密函数，在每一此认证过程时，都会采用新的随机数组，从而得到全新的加密函数，形成了动态的认证，更具有安全性，在传递过程中，只传递密文和随机数组，即使被拦截也不会得到有用数据，能够有效的避免网络入侵造成的安全隐患，提高了整车安全性。
(1)5GTBOX获取车主预存的个人生物(面部特征、体重等)信息，并将其转化为数字信息一。
(2)5GTBOX将其获取的控制信息转化为数字信息二。
(3)5GTBOX处理信号并进行加密。
(4)5GTBOX向ECU发送加密信号。
A1)5GTBOX将数字信息一和数字信息二定义成数组形式；
A2)将这两组数组经过最小二乘法的方法拟合出加密函数，通过拟合出的加密函数当中得到第一密文和第二密文，其拟合函数如下：
Pn(x)＝α0+α1x…+αnxn，αn为多项式系数，
记
Figure BDA0003331325180000061
由
Figure BDA0003331325180000062
化简得：
Figure BDA0003331325180000063
即
Figure BDA0003331325180000064
表示成矩阵形式
Figure BDA0003331325180000065
通过上述公式带入随机数组解出α，得到拟合函数Pn(x)；
其中，α为多项式系数，x、y表示已知的参考点数值，E为拟合曲线和实际值之间的偏差，利用对偏差E的求导，得到使偏差最小时的多项式系数，进而得到拟合曲线；
A3)利用matlab中polyfit函数语句求出拟合参数，获得用于函数拟合的两组随机数组；
A4)5GTBOX将第一密文和第二密文以及用于函数拟合的两组随机数组一并发给ECU。
5GTBOX在每次需要认证的时候都通过随机数拟合出一条曲线，形成动态变化的加密函数，增加安全性。除此之外，即使黑客在5GTBOX和ECU传递信息的途中拦截信息也只能得到的随机数组和密文，无法进行破译。
同样可用matlab中polyfit函数语句求出拟合参数，假设随机的两组数为
x＝[0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0]，
y＝[1,1.75,2.45,3.81,4.80,7.00,8.60]。
用matlab软件验证，将数组x,y带入polyfit函数中得到拟合参数后，随即进行函数拟合，拟合后的曲线如图3所示。
(5)ECU接受信号和处理信号：ECU端接收到密文和随机数组，将传递过来的随机数组经过最小二乘法拟合加密函数，通过得到的函数关系式将密文解密成数字信息，从而得到控制指令和车主信息；如果车主信息验证成功则传递认证成功信息给5GTBOX，并且执行控制指令；如果车主信息验证失败则传递认证失败信息信号给5GTBOX；
(6)5GTBOX进行认证：5GTBOX接收到认证成功信息信号后，则打通工具链，用于控制操作；如果接收到认证失败信息信号，则传递认证失败信号给云端。
第五步，新能源汽车的远程启动：ECU加密认证成功后，车联网模块5GTBOX装置判断车辆当前状态，若整车状态满足启动条件，则将启动信号发送给车辆BMC和车身控制模块BCM，并反馈信息给手机APP；若不满足条件则反馈失败信息给手机APP。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
11)车辆启动指令的发出：移动终端APP向基站发出车辆启动信号指令；
12)车载5GTBOX指令的接收：基站接收启动信号指令后，经运营商发送给服务平台，服务平台再经过基站服务器通过5G移动网络通讯发送到汽车内部5GTBOX信号接收端；
13)CAN网络的交互启动：5GTBOX将控制信号发送给GW，实现车内所有CAN网络的交互连接；
14)5GTBOX进行身份加密认证：5GTBOX通过CAN信号与车内ECU启动身份加密认证；
所述5GTBOX进行身份加密认证包括以下步骤：
141)5GTBOX获取车主预存的个人生物信息，并将其转化为数字信息一；
142)5GTBOX将其获取的控制信息转化为数字信息二；
143)5GTBOX处理信号并进行加密；
144)5GTBOX向ECU发送加密信号；
145)ECU接受信号和处理信号：ECU端接收到密文和随机数组，将传递过来的随机数组经过最小二乘法拟合加密函数，通过得到的函数关系式将密文解密成数字信息，从而得到控制指令和车主信息；如果车主信息验证成功则传递认证成功信息给5GTBOX，并且执行控制指令；如果车主信息验证失败则传递认证失败信息信号给5GTBOX；
146)5GTBOX进行认证：5GTBOX接收到认证成功信息信号后，则打通工具链，用于控制操作；如果接收到认证失败信息信号，则传递认证失败信号给云端；
15)新能源汽车的远程启动：ECU加密认证成功后，车联网模块5GTBOX装置判断车辆当前状态，若整车状态满足启动条件，则将启动信号发送给车辆BMC和车身控制模块BCM，并反馈信息给手机APP；若不满足条件则反馈失败信息给手机APP。
2.根据权利要求1所述的一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法，其特征在于，所述CAN网络的交互启动包括以下步骤：
21)5GTBOX信号接收端接收到车主手机APP的云端下发的远程启动指令，5GTBOX将控制信号发送给GW，并开始监控车辆启动状态；
22)判断在时间阈值期T内收到GW所返回的5GTBOX反馈信号；
23)若收到反馈信号，则将反馈信息转发给APP，告知用户当前远程启动状态，5GTBOX通过网关集成将车内所有CAN网络进行交互连接；
24)若未收反馈信号，则反馈5GTBOX网络掉线信息给APP提示用户，提示车联网络故障。
3.根据权利要求1所述的一种基于5GTBOX加密技术的新能源汽车远程启动控制方法，其特征在于，所述5GTBOX处理信号并进行加密包括以下步骤：
31)5GTBOX将数字信息一和数字信息二定义成数组形式；
32)将这两组数组经过最小二乘法的方法拟合出加密函数，通过拟合出的加密函数当中得到第一密文和第二密文，其拟合函数如下：
Pn(x)＝α0+α1x…+αnxn，αn为多项式系数，
记
Figure FDA0004185337260000021
/>
由
Figure FDA0004185337260000022
化简得：
Figure FDA0004185337260000023
即
Figure FDA0004185337260000031
表示成矩阵形式
Figure FDA0004185337260000032
通过上述公式带入随机数组解出α，得到拟合函数Pn(x)；
其中，α为多项式系数，x、y表示已知的参考点数值，E为拟合曲线和实际值之间的偏差，利用对偏差E的求导，得到使偏差最小时的多项式系数，进而得到拟合曲线；
33)利用matlab中polyfit函数语句求出拟合参数，获得用于函数拟合的两组随机数组；
34)5GTBOX将第一密文和第二密文以及用于函数拟合的两组随机数组一并发给ECU。
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