基于Telematics的汽車遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊佩君　楊土超

摘 要：車載信息服務(wù)（Telematics）系統(tǒng)的廣泛引用，為用戶提供了更方便快捷的人機(jī)信息交互?；赥elematics系統(tǒng)，第一時(shí)間將車輛被盜信息反饋給用戶、并利用GPS對(duì)丟失車輛進(jìn)行定位，同時(shí)利用遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)提供商（TSP）后臺(tái)、車載3G模塊（T-BOX）與無(wú)鑰匙系統(tǒng)控制器（PEPS ECU）共同實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程禁止被盜車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，可以有效降低車輛被盜的風(fēng)險(xiǎn)。本文主要對(duì)遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)的組成以及工作流程、安全性進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：Telematics EMS PEPS ECU T-BOX TSP后臺(tái) 防盜

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（b）-0006-03

汽車防盜系統(tǒng)是一種有效降低汽車被盜可能性的裝置。常規(guī)的汽車防盜系統(tǒng)主要包括機(jī)械式和電子式兩種。機(jī)械式防盜是最常用的一種汽車防盜裝置，國(guó)標(biāo)GB 15740-2006汽車防盜裝置規(guī)定，汽車可采用的機(jī)械防盜方式包括作用在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的防盜裝置、作用在傳動(dòng)系統(tǒng)上的防盜裝置、作用在換擋機(jī)構(gòu)上的防盜裝置。隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車電子防盜技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。通常車輛采用了兩種電子防盜方案：借助于車身控制器（BCM）實(shí)現(xiàn)的車身防盜；借助于防盜線圈（IMMO）或者PEPS ECU和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（EMS）進(jìn)行加密認(rèn)證的發(fā)動(dòng)機(jī)防盜。這兩種防盜方式一定程度上降低了汽車被盜的可能性，但是這兩種方案，存在著與用戶信息交互困難、示警距離短等問(wèn)題，導(dǎo)致用戶無(wú)法第一時(shí)間得知車輛異常。

隨著車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及無(wú)線電通信技術(shù)在汽車上越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，以及用戶對(duì)車輛的安全性及舒適性要求越來(lái)越高，基于Telematics系統(tǒng)，即時(shí)發(fā)送車輛異常信息給用戶、利用GPS對(duì)丟失車輛進(jìn)行定位，同時(shí)利用T-BOX與PEPS ECU共同實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程禁止被盜車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，這種新的防盜技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。

1 系統(tǒng)組成與功能概述

1.1 汽車遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)主要包括

手機(jī)（安裝有遠(yuǎn)程控制APP，且已注冊(cè)）、TSP后臺(tái)服務(wù)器、T-BOX、PEPS ECU、EMS、BCM。如圖1所示。

1.2 汽車遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)各組件功能

手機(jī)：安裝有遠(yuǎn)程控制APP，需要用戶在開通遠(yuǎn)程服務(wù)時(shí)，完成相應(yīng)的注冊(cè)，確保遠(yuǎn)程操作的安全性。通過(guò)手機(jī)APP，可發(fā)送相應(yīng)的遠(yuǎn)程指令給TSP后臺(tái)服務(wù)器。

TSP后臺(tái)服務(wù)器：接收手機(jī)APP發(fā)出的遠(yuǎn)程指令或者用戶電話提出的遠(yuǎn)程操作請(qǐng)求，并加密發(fā)給T-BOX；接收T-BOX發(fā)出的遠(yuǎn)程指令執(zhí)行結(jié)果或者車輛狀態(tài)信息，并發(fā)送給手機(jī)用戶。

T-BOX：集成了3G無(wú)線模塊與GPS模塊，接收TSP后臺(tái)發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令，通過(guò)CAN線發(fā)給車輛相應(yīng)的控制模塊；同時(shí)讀取遠(yuǎn)程操作執(zhí)行結(jié)果或者車輛狀態(tài)信息，并反饋給TSP后臺(tái)。

PEPS ECU：通過(guò)控制啟動(dòng)機(jī)控制車輛啟動(dòng)，集成了與EMS的防盜功能，通過(guò)CAN線接收T-BOX發(fā)出的遠(yuǎn)程防盜指令并執(zhí)行。

BCM：集成車身防盜功能，在車門被非法打開或者其他方式觸發(fā)車身防盜后，發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。

EMS：與PEPS ECU防盜認(rèn)證通過(guò)后，控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行或停止。

2 遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)工作流程

2.1 遠(yuǎn)程車輛信息查詢及被盜通知

用戶在不確定車門或者車窗等狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)手機(jī)APP向TSP后臺(tái)發(fā)送指令請(qǐng)求車輛當(dāng)前狀態(tài)信息，TSP后臺(tái)收到用戶請(qǐng)求指令后向T-BOX發(fā)出請(qǐng)求車輛狀態(tài)信息，T-BOX讀取當(dāng)前車輛狀態(tài)信息并通過(guò)TSP后臺(tái)反饋給用戶?？蓪?shí)時(shí)查詢的狀態(tài)包括四門兩蓋狀態(tài)、車窗狀態(tài)、天窗狀態(tài)等。

車身防盜報(bào)警或者發(fā)動(dòng)機(jī)防盜報(bào)警被觸發(fā)時(shí)，T-BOX會(huì)通過(guò)CAN總線接收BCM和EMS發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，并主動(dòng)將此信息反饋給TSP后臺(tái)，由TSP后臺(tái)以手機(jī)短信的方式發(fā)給用戶，提醒用戶及時(shí)關(guān)注發(fā)生異常的車輛。降低車輛被盜的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 遠(yuǎn)程禁止車輛啟動(dòng)

用戶在發(fā)現(xiàn)車輛丟失后，打電話給TSP后臺(tái)，核對(duì)注冊(cè)信息并進(jìn)行身份確認(rèn)，告知TSP后臺(tái)車輛丟失，請(qǐng)求后臺(tái)實(shí)現(xiàn)禁止車輛啟動(dòng)。

TSP后臺(tái)在確認(rèn)車主身份無(wú)誤后，通過(guò)無(wú)線信號(hào)向T-BOX發(fā)送遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)的信號(hào)。T-BOX接收到遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)信號(hào)后，先與PEPS ECU進(jìn)行防盜加密認(rèn)證。PEPS ECU與T-BOX中集成了相同的防盜算法，車輛下線時(shí)，PEPS ECU與T-BOX中同時(shí)寫入了相同的密鑰（ESK）。具體認(rèn)證流程見圖2。

T-BOX與PEPS ECU認(rèn)證通過(guò)后，T-BOX通過(guò)CAN總線發(fā)送禁止啟動(dòng)命令給PEPS ECU。

PEPS ECU接收并執(zhí)行此命令，設(shè)置ECU內(nèi)部的標(biāo)志位為禁止啟動(dòng)。具體流程見圖3。

已開啟禁止車輛啟動(dòng)功能的PEPS ECU，在有人通過(guò)遠(yuǎn)程操作啟動(dòng)車輛或者攜帶合法鑰匙啟動(dòng)車輛時(shí)，禁止EMS和PEPS ECU的防盜認(rèn)證通過(guò)。此狀態(tài)下，車輛不能啟動(dòng)。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)防盜報(bào)警觸發(fā)。

用戶在尋回車輛時(shí)，如需要解除禁止啟動(dòng)功能，需打電話給TSP后臺(tái)，確認(rèn)身份信息后，由TSP后臺(tái)發(fā)送解除禁止啟動(dòng)功能的無(wú)線信號(hào)給T-BOX，T-BOX在與PEPS ECU加密認(rèn)證通過(guò)后，將此信號(hào)通過(guò)CAN總線發(fā)給PEPS ECU，PEPS ECU更改內(nèi)部軟件標(biāo)志位，車輛啟動(dòng)功能恢復(fù)。具體流程見圖4。

2.3 遠(yuǎn)程車輛定位

用戶車輛丟失后，可利用遠(yuǎn)程車輛定位功能迅速鎖定車輛位置。用戶通過(guò)手機(jī)APP發(fā)出定位指令到TSP后臺(tái)，TSP后臺(tái)發(fā)出定位請(qǐng)求到T-BOX。T-BOX利用內(nèi)置GPS定位車輛，回傳給TSP后臺(tái)。TSP后臺(tái)發(fā)送獲取的最新的定位數(shù)據(jù)給手機(jī)用戶，并在APP的地圖界面上顯示車輛的當(dāng)前位置。用戶報(bào)警時(shí)可提供車輛位置信息，有助于警方尋回被盜車輛。endprint

3 遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)安全性

3.1 手機(jī)客戶端、手機(jī)用戶與TSP后臺(tái)服務(wù)器之間的安全認(rèn)證

手機(jī)客戶端和TSP后臺(tái)服務(wù)器之間設(shè)置有安全密碼，每次通過(guò)手機(jī)客戶端發(fā)送命令時(shí)，均要輸入密碼。密碼在用戶開通遠(yuǎn)程服務(wù)時(shí)設(shè)定。用戶打電話給TSP后臺(tái)時(shí)，由人工服務(wù)確認(rèn)用戶身份的有效性及真實(shí)性，防止有人冒充車主身份。

3.2 TSP后臺(tái)與T-BOX之間的安全認(rèn)證

TSP后臺(tái)發(fā)送給T-BOX的指令采用了AES的加密算法，可以有效的防治TSP后臺(tái)發(fā)出的無(wú)線信號(hào)被讀取或者被更改，同時(shí)可確保T-BOX接收到的指令一定是來(lái)自TSP后臺(tái)。

3.3 T-BOX與PEPS ECU之間的安全認(rèn)證

T-BOX與PEPS ECU的安全認(rèn)證見2.2描述。此加密認(rèn)證方法，可以防止非法連接在車上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令給PEPS ECU，導(dǎo)致PEPS ECU誤執(zhí)行。

3.4 PEPS ECU與EMS之間的安全認(rèn)證

遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)，禁止了PEPS ECU與EMS之間的防盜認(rèn)證功能，并沒有采取斷油路等停止發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，既可禁止車輛啟動(dòng)功能，有避免了車輛在行駛過(guò)程中突然熄火可能帶來(lái)的事故。

以上多重的安全驗(yàn)證以及遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)策略，有效的保證了車輛遠(yuǎn)程控制時(shí)的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)的研究和開發(fā)利用，提供了一種混合了傳統(tǒng)的車身防盜、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜以及遠(yuǎn)程防盜的汽車防盜方案，既可以有效的預(yù)防車輛被盜，又可以在車輛被盜后，快速的找回丟失車輛。在車輛保有量日益增長(zhǎng)的今天，該方案具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 鮑漢勇.汽車防盜系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2013（7）.

[2] 陸忠.汽車防盜系統(tǒng)的探討[J].機(jī)械與自動(dòng)化，2013（7）.

[3] 宮欣如.淺談汽車防盜系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（13）.

[4] 劉克友.基于網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].大眾汽車，2013，19（1）.

[5] 陳渝光，周桐，呂紅梅.基于GPRS/GPS的汽車防盜系統(tǒng)[J].測(cè)控技術(shù)，2011，30（3）.

[6] 盛樂樂，趙文龍，鄧橋橋，等.基于GSM網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜系統(tǒng)[J].消費(fèi)電子（計(jì)算機(jī)科學(xué)）2012.

[7] NIST.Advanced Encryption Standard（AES）[J].Federal Information Processing Standards Publication，2001.endprint

3 遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)安全性

3.1 手機(jī)客戶端、手機(jī)用戶與TSP后臺(tái)服務(wù)器之間的安全認(rèn)證

手機(jī)客戶端和TSP后臺(tái)服務(wù)器之間設(shè)置有安全密碼，每次通過(guò)手機(jī)客戶端發(fā)送命令時(shí)，均要輸入密碼。密碼在用戶開通遠(yuǎn)程服務(wù)時(shí)設(shè)定。用戶打電話給TSP后臺(tái)時(shí)，由人工服務(wù)確認(rèn)用戶身份的有效性及真實(shí)性，防止有人冒充車主身份。

3.2 TSP后臺(tái)與T-BOX之間的安全認(rèn)證

TSP后臺(tái)發(fā)送給T-BOX的指令采用了AES的加密算法，可以有效的防治TSP后臺(tái)發(fā)出的無(wú)線信號(hào)被讀取或者被更改，同時(shí)可確保T-BOX接收到的指令一定是來(lái)自TSP后臺(tái)。

3.3 T-BOX與PEPS ECU之間的安全認(rèn)證

T-BOX與PEPS ECU的安全認(rèn)證見2.2描述。此加密認(rèn)證方法，可以防止非法連接在車上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令給PEPS ECU，導(dǎo)致PEPS ECU誤執(zhí)行。

3.4 PEPS ECU與EMS之間的安全認(rèn)證

遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)，禁止了PEPS ECU與EMS之間的防盜認(rèn)證功能，并沒有采取斷油路等停止發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，既可禁止車輛啟動(dòng)功能，有避免了車輛在行駛過(guò)程中突然熄火可能帶來(lái)的事故。

以上多重的安全驗(yàn)證以及遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)策略，有效的保證了車輛遠(yuǎn)程控制時(shí)的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)的研究和開發(fā)利用，提供了一種混合了傳統(tǒng)的車身防盜、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜以及遠(yuǎn)程防盜的汽車防盜方案，既可以有效的預(yù)防車輛被盜，又可以在車輛被盜后，快速的找回丟失車輛。在車輛保有量日益增長(zhǎng)的今天，該方案具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 鮑漢勇.汽車防盜系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2013（7）.

[2] 陸忠.汽車防盜系統(tǒng)的探討[J].機(jī)械與自動(dòng)化，2013（7）.

[3] 宮欣如.淺談汽車防盜系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（13）.

[4] 劉克友.基于網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].大眾汽車，2013，19（1）.

[5] 陳渝光，周桐，呂紅梅.基于GPRS/GPS的汽車防盜系統(tǒng)[J].測(cè)控技術(shù)，2011，30（3）.

[6] 盛樂樂，趙文龍，鄧橋橋，等.基于GSM網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜系統(tǒng)[J].消費(fèi)電子（計(jì)算機(jī)科學(xué)）2012.

[7] NIST.Advanced Encryption Standard（AES）[J].Federal Information Processing Standards Publication，2001.endprint

3 遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)安全性

3.1 手機(jī)客戶端、手機(jī)用戶與TSP后臺(tái)服務(wù)器之間的安全認(rèn)證

手機(jī)客戶端和TSP后臺(tái)服務(wù)器之間設(shè)置有安全密碼，每次通過(guò)手機(jī)客戶端發(fā)送命令時(shí)，均要輸入密碼。密碼在用戶開通遠(yuǎn)程服務(wù)時(shí)設(shè)定。用戶打電話給TSP后臺(tái)時(shí)，由人工服務(wù)確認(rèn)用戶身份的有效性及真實(shí)性，防止有人冒充車主身份。

3.2 TSP后臺(tái)與T-BOX之間的安全認(rèn)證

TSP后臺(tái)發(fā)送給T-BOX的指令采用了AES的加密算法，可以有效的防治TSP后臺(tái)發(fā)出的無(wú)線信號(hào)被讀取或者被更改，同時(shí)可確保T-BOX接收到的指令一定是來(lái)自TSP后臺(tái)。

3.3 T-BOX與PEPS ECU之間的安全認(rèn)證

T-BOX與PEPS ECU的安全認(rèn)證見2.2描述。此加密認(rèn)證方法，可以防止非法連接在車上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令給PEPS ECU，導(dǎo)致PEPS ECU誤執(zhí)行。

3.4 PEPS ECU與EMS之間的安全認(rèn)證

遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)，禁止了PEPS ECU與EMS之間的防盜認(rèn)證功能，并沒有采取斷油路等停止發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，既可禁止車輛啟動(dòng)功能，有避免了車輛在行駛過(guò)程中突然熄火可能帶來(lái)的事故。

以上多重的安全驗(yàn)證以及遠(yuǎn)程禁止啟動(dòng)策略，有效的保證了車輛遠(yuǎn)程控制時(shí)的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)的研究和開發(fā)利用，提供了一種混合了傳統(tǒng)的車身防盜、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜以及遠(yuǎn)程防盜的汽車防盜方案，既可以有效的預(yù)防車輛被盜，又可以在車輛被盜后，快速的找回丟失車輛。在車輛保有量日益增長(zhǎng)的今天，該方案具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 鮑漢勇.汽車防盜系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2013（7）.

[2] 陸忠.汽車防盜系統(tǒng)的探討[J].機(jī)械與自動(dòng)化，2013（7）.

[3] 宮欣如.淺談汽車防盜系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（13）.

[4] 劉克友.基于網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].大眾汽車，2013，19（1）.

[5] 陳渝光，周桐，呂紅梅.基于GPRS/GPS的汽車防盜系統(tǒng)[J].測(cè)控技術(shù)，2011，30（3）.

[6] 盛樂樂，趙文龍，鄧橋橋，等.基于GSM網(wǎng)絡(luò)的汽車防盜系統(tǒng)[J].消費(fèi)電子（計(jì)算機(jī)科學(xué)）2012.

[7] NIST.Advanced Encryption Standard（AES）[J].Federal Information Processing Standards Publication，2001.endprint