藍(lán)牙技術(shù)的拓展
——以汽車應(yīng)用為例

趙俊欽 陳偉利 付帥 劉智洋

（吉林建筑大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130000）

1 概述

Bluetooth 技術(shù)是一種短距離無(wú)線電通訊技術(shù)，可將移動(dòng)通訊設(shè)備連接在一起，如平板電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話，根據(jù)天線的傳輸能力，可實(shí)現(xiàn)10 至100 米范圍內(nèi)的無(wú)線通訊。[1]Bluetooth Technologies (Bluetooth Technologies)技術(shù)聯(lián)盟開(kāi)發(fā)了一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)——藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，為確保其全球通用性，因此在2.2 GHz 頻率(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))上工作的ISM(SIG)頻率范圍是免費(fèi)的，除此之外，Bluetooth 還具有低功耗、小芯片、高抗干擾性等特點(diǎn)。

藍(lán)牙芯片結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1

Bluetooth 是一種低成本的近距離無(wú)線通信技術(shù)，主要應(yīng)用于固定設(shè)備和移動(dòng)數(shù)字化硬件設(shè)備之間。藍(lán)牙技術(shù)可以解決隨時(shí)隨地利用無(wú)線傳輸，取代有線數(shù)據(jù)的連接，使得設(shè)備之間的有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\(yùn)用日益減少，而基于藍(lán)牙技術(shù)的市場(chǎng)，則會(huì)日益增多。與此同時(shí)，藍(lán)牙技術(shù)功耗極低，成本也較為低廉，沒(méi)有化學(xué)性危害，應(yīng)用操作易上手，更利于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的推廣與應(yīng)用。然而隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的加持下，使移動(dòng)設(shè)備和固定終端形成一定范圍內(nèi)的信息交互媒介，藍(lán)牙技術(shù)作為信息交換媒介，將扮演重要的角色。

汽車作為目前出行的重要交通工具，則需要藍(lán)牙作為人和汽車終端相互交涉的重要媒介。因此藍(lán)牙技術(shù)在汽車領(lǐng)域承擔(dān)著更多的設(shè)備連接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與系統(tǒng)控制。在藍(lán)牙技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢(shì)下，藍(lán)牙將會(huì)有更廣闊的適用范圍，承接更多的設(shè)備聯(lián)系，從而不斷加快信息傳播速度，進(jìn)行更精準(zhǔn)的系統(tǒng)把控，因此在汽車市場(chǎng)得到了更深入的應(yīng)用。目前的藍(lán)牙技術(shù)已日漸成熟，其性能的穩(wěn)定和傳播數(shù)據(jù)的安全也有了明顯的質(zhì)變，從而使汽車領(lǐng)域的使用者有更好的客戶體驗(yàn)。

2 互聯(lián)網(wǎng)背景下基于藍(lán)牙技術(shù)的汽車領(lǐng)域現(xiàn)狀

自從藍(lán)牙技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，便得到了眾多的關(guān)注。近年來(lái)在物聯(lián)網(wǎng)智能交通領(lǐng)域的不斷發(fā)展下，藍(lán)牙技術(shù)在其中的廣泛應(yīng)用前景被十分看好。汽車不僅是只有承載運(yùn)輸作用的普遍交通工具，其電子系統(tǒng)也向著更加智能化、信息化和大數(shù)據(jù)一體化的方向不斷發(fā)展。汽車領(lǐng)域便成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要發(fā)展市場(chǎng)，因此將藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展至汽車市場(chǎng)，對(duì)二者皆有好處。

隨著目前藍(lán)牙在應(yīng)用汽車通信方面的研究不斷深入，汽車智能化也在向著多方發(fā)展，如車輛遠(yuǎn)程自行診斷系統(tǒng)、車輛藍(lán)牙安全防護(hù)系統(tǒng)、汽車交互通信途徑及多媒體播放等。這些已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)在智能汽車發(fā)展的初步階段概念所涉及到的領(lǐng)域。汽車物聯(lián)網(wǎng)，是各個(gè)國(guó)家包括我國(guó)都極其重視的發(fā)展領(lǐng)域，比如歐盟曾在2010 年投資三億元，在智能汽車的研究方面投入大量資金。而智能汽車在研發(fā)中發(fā)現(xiàn)，越智能的汽車其需要的傳感器就會(huì)越多，因此對(duì)傳感器技術(shù)要求更為嚴(yán)苛。汽車普遍需要的傳感器為200 多個(gè)，而這每一個(gè)傳感器的部件都需要和網(wǎng)絡(luò)搭建聯(lián)系。因此傳感器可以通過(guò)警示，顯示汽車所出故障的地方。然而藍(lán)牙便可以承擔(dān)起傳感器這一重要地位。和傳感器相比，藍(lán)牙技術(shù)的微型化和高度集成化具有重要優(yōu)勢(shì)。然而其低成本和具有休眠功能的操作，都使傳感器的無(wú)線傳輸進(jìn)入了新的領(lǐng)域。

3 目前藍(lán)牙技術(shù)在汽車中的應(yīng)用

藍(lán)牙系統(tǒng)在汽車市場(chǎng)領(lǐng)域的主要應(yīng)用，是利用了其無(wú)線的通信技術(shù)。藍(lán)牙的主要優(yōu)點(diǎn)在于使用操作簡(jiǎn)單，無(wú)需繁瑣的內(nèi)部安裝，只需要進(jìn)行及時(shí)的設(shè)備間認(rèn)證和配對(duì)即可，安全性極強(qiáng)。

3.1 藍(lán)牙免提通信。Bluetooth 電話是利用藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)Bluetooth 無(wú)線接入用戶的手機(jī)SIM 卡，并識(shí)別其中的信息包括手機(jī)號(hào)碼、電話服務(wù)商、用戶ID、手機(jī)中存儲(chǔ)的聯(lián)系人以及自動(dòng)登錄電話運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)用戶手機(jī)與Bluetooth 電話的無(wú)線連接，讓用戶在接打電話時(shí)直接使用Bluetooth 手機(jī)，從而提高了行車安全。[2]

3.2 車載藍(lán)牙娛樂(lè)系統(tǒng)?，F(xiàn)在市面上汽車領(lǐng)域最流行的車載電子系統(tǒng)，是導(dǎo)航——娛樂(lè)系統(tǒng)為一體的。在車載導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，增加了與智能手機(jī)的儲(chǔ)存內(nèi)容信息交互的功能。除了上文所說(shuō)的接聽(tīng)、撥打電話等，還可以實(shí)現(xiàn)音頻、圖片、文字等在電子系統(tǒng)集中一體的播放和顯示，極大程度上滿足了客戶對(duì)便利性的需求。用戶可以通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)對(duì)手機(jī)界面的操作，將音頻在汽車音響系統(tǒng)中播放，其無(wú)線連接的智能、便利和高速傳輸?shù)男畔⒔粨Q能力，極大的提升了信息系統(tǒng)的可操作性。手機(jī)和車載導(dǎo)航中電子地圖的信息互通，也可以使用戶在手機(jī)中實(shí)時(shí)滿足對(duì)車輛的導(dǎo)航與定位。

車載藍(lán)牙娛樂(lè)系統(tǒng)圖片，如圖2。

圖2

3.3 車載藍(lán)牙故障檢測(cè)技術(shù)。它能將多種設(shè)備連接到一起，為汽車故障診斷提供了便利。通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)，車載免提電話可與汽車上的各種控制器相連。所以，當(dāng)汽車出現(xiàn)故障而不能啟動(dòng)時(shí)，您可以先通過(guò)車載免提電話讀取故障碼，然后再?zèng)Q定是否需要呼叫救援車將其拖到維修廠進(jìn)行修理。同時(shí)，故障測(cè)試也可以通過(guò)藍(lán)牙測(cè)試系統(tǒng)完成。傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖1 所示，將車內(nèi)各種數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)送到中央處理器進(jìn)行處理，當(dāng)某個(gè)部件出現(xiàn)故障時(shí)，處理出的數(shù)據(jù)必然會(huì)出現(xiàn)異常。通過(guò)Bluetooth 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這些數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街T如藍(lán)牙LCD 顯示器或PDA 等設(shè)備上，使車主或維修人員可以迅速發(fā)現(xiàn)故障。此外，該車輛的狀況數(shù)據(jù)還可以通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)杰囕dGPS 設(shè)備，并通過(guò)GPS 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障檢測(cè)。[3]

車載藍(lán)牙自診斷技術(shù)圖，如圖3。

圖3

3.4 車載藍(lán)牙防盜系統(tǒng)。怎樣在停車時(shí)既能有效地防盜又能方便地使用防盜系統(tǒng)成為當(dāng)前汽車領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)在使用的藍(lán)牙防盜系統(tǒng)主要是通過(guò)無(wú)線連接手機(jī)和車載藍(lán)牙，然后使用專門(mén)的軟件對(duì)車門(mén)上鎖并解鎖。但其發(fā)動(dòng)機(jī)防盜控制主要是通過(guò)車載藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電路的通斷控制。如果車內(nèi)的藍(lán)牙能連接到先前匹配的手機(jī)藍(lán)牙，引擎就能正常啟動(dòng)。而且，一旦手機(jī)藍(lán)牙超過(guò)了車載藍(lán)牙的連接范圍，汽車的引擎就會(huì)處于不能啟動(dòng)的狀態(tài)。為了防止車門(mén)和引擎被盜，采用了兩種藍(lán)牙防盜系統(tǒng)，而藍(lán)牙防盜系統(tǒng)可以使用兩種不同的認(rèn)證密碼，增加使用的安全系數(shù)。[4]

藍(lán)牙協(xié)議轉(zhuǎn)化鏈圖如圖4 所示。

圖4

4 藍(lán)牙技術(shù)現(xiàn)存問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展至今技術(shù)已逐漸完善，其無(wú)線通信技術(shù)的成熟應(yīng)用也使該技術(shù)充斥在我們的日常生活當(dāng)中。盡管藍(lán)牙技術(shù)帶來(lái)了極大的便利性，但仍然存在一些問(wèn)題急需解決。

4.1 藍(lán)牙劫持。藍(lán)牙劫持是指用戶使用藍(lán)牙技術(shù)匿名發(fā)送名片信息的操作方式，這種行為不會(huì)導(dǎo)致手機(jī)設(shè)備中重要的信息直接修改或刪除，但會(huì)通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)，在無(wú)形當(dāng)中將重要的隱私數(shù)據(jù)傳送出去，也會(huì)使無(wú)用的垃圾數(shù)據(jù)輸送到手機(jī)設(shè)備中，這對(duì)重要的隱私信息竊取是十分嚴(yán)峻的問(wèn)題。

4.2 藍(lán)牙竊聽(tīng)。監(jiān)聽(tīng)是黑客通過(guò)監(jiān)視傳輸介質(zhì)非法獲取傳輸信息的一種手段，也是對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)最常見(jiàn)的一種攻擊方式。雖然無(wú)線鏈路的開(kāi)放性導(dǎo)致了這一威脅，但由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離受限于功率和信噪比，竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)必須離源節(jié)點(diǎn)更近，因此相對(duì)于典型的有線網(wǎng)絡(luò)，外部竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)更容易被發(fā)現(xiàn)[5]。

4.3 應(yīng)對(duì)措施。由藍(lán)牙技術(shù)現(xiàn)存的問(wèn)題可見(jiàn)，最重要的影響因素便是對(duì)用戶信息的隱私保護(hù)問(wèn)題，這要求藍(lán)牙技術(shù)不斷提升其安全系數(shù)。加強(qiáng)藍(lán)牙連接時(shí)，也要保證用戶的匹配與認(rèn)證時(shí)內(nèi)外部形成的信息互通途徑是單一且安全的。嚴(yán)防外部竊取者，對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的匹配方式進(jìn)行侵犯與竊取。

5 結(jié)論

每種技術(shù)的產(chǎn)生都會(huì)導(dǎo)致技術(shù)的變革，藍(lán)牙技術(shù)也同樣如此，其多方面的優(yōu)越性，使藍(lán)牙技術(shù)不斷得到廣泛的應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)在汽車領(lǐng)域的發(fā)展階段，其現(xiàn)存應(yīng)用還不是極為成熟，我們?cè)谙硎芩{(lán)牙技術(shù)與車載電子系統(tǒng)互通的同時(shí)，也要提升自己的安全意識(shí)。盡管不斷完善藍(lán)牙技術(shù)，是廠家及相關(guān)學(xué)者的研究范疇，但仍對(duì)我們個(gè)人技術(shù)使用者有警醒作用，要重視自身隱私安全。我們堅(jiān)信未來(lái)的科學(xué)與技術(shù)發(fā)展定能改進(jìn)現(xiàn)存問(wèn)題，從而使藍(lán)牙技術(shù)帶來(lái)全新的變革。