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汽车防盗新意不断,智能电子方案让盗贼“望车兴叹”

作者:周睿 来源:国际电子商情 2007-11-01 09:08:40

摘要:对于拥有爱车的人来说,谁都不希望自己心爱的“座驾”成为盗车贼的囊中之物。因而在关注汽车动力与操控性能、安全与舒适度以及多样化娱乐功能的同时,消费者对汽车的防盗能力亦是倍加看重。应对市场需求,各大主流汽车制造商不断推出创新性防盗技术,超强的防盗功能成为汽车厂商参与市场竞争的利器,亦成为产品的主要卖点之一。

关键词:汽车[13篇]  防盗[1篇]  芯片[6篇]  

对于拥有爱车的人来说,谁都不希望自己心爱的“座驾”成为盗车贼的囊中之物。因而在关注汽车动力与操控性能、安全与舒适度以及多样化娱乐功能的同时,消费者对汽车的防盗能力亦是倍加看重。应对市场需求,各大主流汽车制造商不断推出创新性防盗技术,超强的防盗功能成为汽车厂商参与市场竞争的利器,亦成为产品的主要卖点之一。

KEELOQ专利技术采用跳码发射方式控制车锁,有效地保护了密码信息不被盗贼截获。
KEELOQ专利技术采用跳码发射方式控制车锁,有效地保护了密码信息不被盗贼截获。

从防盗的基本方式来看,汽车防盗分为两大基本类别:机械式防盗和电子式防盗。机械式防盗是比较初级简单的防盗方式,比如利用车轮锁、档锁和方向盘锁等来进行防盗,主要用于汽车的后装市场。电子式防盗最早起源于1986年通用推出的汽车防盗系统(Vehicle Anti-Theft System,VATS),该系统的原理是在车钥匙中安装一个嵌入式电阻,当车钥匙插入车锁中,车锁内两根精细的线接触到车钥匙的内部电阻,防盗系统的处理模块通过触点读出电阻值,并与预先设定的固定电阻值进行比较,如果两个阻值吻合则允许启动发动机,如果不吻合则只有在10分钟之后才能再次尝试启动发动机,从而起到了防盗作用。

VATS系统的推出激发了汽车行业对电子防盗技术的需求。由于具有智能化、更安全和更加便利等特性,各大汽车厂商纷纷将电子式汽车防盗系统作为产品的标准配置,并致力于不断研发更高级的防盗技术,以确保将盗贼完全拒之车外。半导体技术的进步为汽车厂商实现这一目标提供可能,以恩智浦、Microchip、飞思卡尔、TI和Atmel等为代表的半导体厂商围绕汽车防盗这一领域推出各种新的产品与方案,推动汽车防盗系统向更高级阶段迈进。

主流汽车防盗方案

从目前市场上的主流车型来看,主要的防盗方式包括发动机防盗锁止系统(IMMO)、遥控门锁(RKE)、无钥匙门禁(PKE)、双向智能钥匙、红外线侦测、气流侦测和GPS卫星定位等,其中以IMMO和RKE的应用最为广泛。

发动机防盗锁止系统是在通用的VATS基础上发展起来的,在防盗原理上传承了VATS的思路,即利用钥匙中芯片的密码与起动电门中的密码进行匹配来控制发动机的起动,以达到防盗的目的。“IMMO主要通过引擎控制单元ECU来控制发动机,整个方案包括低频收发器、MCU、稳压器和通信接口芯片(比如CAN、LIN收发器)。”恩智浦半导体公司汽车电子大中华区高级市场经理张建臣指出,“在尺寸的限制下,如此多的元器件需要用一块专门的电路板来实现,为此我们推出新一代的单芯片解决方案ABIC2,包括了LIN收发器、稳压器及数字逻辑单元,实现了单芯片的远程ECU通讯,只需要三根线(Power、GND和LIN)就可以实现IMMO功能。”

遥控门锁(RKE)技术在汽车领域的应用最为普遍,目前市场上从高档到低档的绝大部分车型都具备了这一功能。该技术的原理是通过车身控制模块BCM来控制车门,只需按下钥匙上的按钮就能关闭或打开车门。随着技术发展,一些中高档车型如凯迪拉克STS、福特蒙迪欧、标致307等将这一功能与发动机防盗锁止系统集成在一起。张建臣表示,为节约钥匙的成本和空间,恩智浦率先推出集成了IMMO和RKE的单芯片方案,“该芯片拥有HITAG2+车用遥控门锁应答器(PCF7946),结合了现有HITAG器件(PCF7936)经过验证的防盗安全功能以及遥控门锁的便利性,”他说道。

无钥匙门禁系统(PKE)在RKE基础之上发展起来,作为新一代防盗技术正在逐步发展壮大,目前已经从高档车市场逐步进入中档车市场,不仅奔驰、宝马等高端汽车制造商已经广泛采用了PKE,像福特蒙迪欧、日产的天籁和新型马自达等中型车型也纷纷采用这一技术。张建臣解释说,PKE不是传统的钥匙,而是一个智能钥匙,类似于智能卡。当驾驶者踏进指定范围时,该系统通过识别判断如果是合法授权的驾驶者则进行自动开门。上车之后,驾驶者只需要按一个按钮即可启动点火开关。“作为首家量产PKE方案的半导体厂商,恩智浦目前可以提供完整的解决方案,主流芯片PCF7952具有高集成度、低功耗的特点,集成了IMMO、RKE和PKE的所有功能,”他介绍道。

双向智能钥匙是一种更加智能化的防盗技术,通过增加RF模块实现双向通信功能。不过由于成本偏高,在市场上大范围的应用还有待时日。双向智能钥匙的优势主要在两个方面:一是更易于使用,车主可通过LED或LCD显示屏在钥匙上监控汽车的状态,确认汽车是否已经上锁,引擎是否仍在运转;另一个优势是安全性大大增强,传统的单向钥匙向汽车传输信号时面临被截获或攻击的危险,使用双向解决方案时,汽车厂商可以利用各种加密安全运算法则对钥匙和汽车间的传输数据进行加密。

Fanie Duvenhage:针对汽车防盗领域的芯片方案将趋于更通用的MCU器件,而远离定制的ASIC器件。

针对RKE和PKE的应用,Microchip提供获得专利的KEELOQ技术,用于实现跳码发射,对汽车进行锁止或者开锁。该公司安全、微控制器及技术开发事业部产品营销经理Fanie Duvenhage表示,一些系统向汽车发射很短的固定代码信息,信息容易遭到捕获并被重新发射,另外在有些系统中,信息较短,也很容易被他人“猜出”保密信息,给安全带来隐患。“利用我们的KEELOQ技术,每次发射的信息都是独特的,即使有人捕获了所发射的信息,也无法加以利用,因为下一条信息将完全不同。而且该信息足够长,难以被他人猜出。从安全、成本和易用角度来看,KEELOQ系统具有很大的优势。”

为提高安全性,TI推出新一代低功耗PKE加密收发器方案DST+,不仅具有身份识别的功能,还能验证这种识别的准确性,在这一系统中存储了经授权的备有钥匙数目、学习过程的日期和时间印记以及其它背景信息,更加增添了收发器的安全特性。此外,通过集成RFID器件,TI的这一方案还实现了无钥匙进入的功能,驾驶者随身携带的识别器内含一个或多个与RFID器件相连的天线,可在车主接近或触摸门把手时自动识别驾驶者并打开车锁。

除了在电子锁方面的不断创新与研究,汽车防盗技术还进一步发展到通过各种传感器来探测车门开启、汽车内部人员活动的状况,甚至利用加速传感器来探测汽车是否被拖走。比如保时捷911在车内后视镜基座上装有一个红外线侦测器,专门侦测车辆上锁之后内部的风吹草动;标致307则在车内安装了超声波传感器,用来探测车内的空气运动,一旦出现异常,与之相连的外部报警系统会立即启动进行报警。“汽车防盗系统中多数传感器和中央控制单元的工作都是利用微控制器实现的,”Duvenhage指出。“可编程微控制器具有灵活性,允许每辆汽车和每个系统都不相同,具体取决于设计师所希望实现的功能,我们在这个领域可以向客户提供广泛的选择。”

此外,在一些高档车型中还出现了密码锁、人体锁和GPS卫星定位系统等更为先进的防盗方式。比如雪铁龙休旅车Evasion在每次发动前都需要输入密码,经确认无误后才能启动车辆,车主可随时更改密码,以防密码被破解;人体锁则是将声音、指纹等人体生物特征作为输入的密码信息,由计算机进行识别控制开锁。与此同时,还有一些汽车制造商将GPS技术与GSM网络相结合,实现车辆定位、网络防盗、远程熄火和远程操控车辆等功能,进一步提升了汽车的防盗能力。

芯片方案发展趋势

针对汽车防盗领域的半导体器件将呈现出怎样的发展趋势?恩智浦的张建臣指出,预测未来的最佳方式是将无钥匙系统想象成其他技术之间的调和器。“钥匙或智能卡的尺寸限制了其内存的大小和智能程度,但是它总是跟随着驾驶者,因此可以利用PDA、手机、车载信息娱乐系统甚至是汽车本身来共享其的信息资源和处理能力,从而为驾驶者提供更多的服务及便利。”他表示,为了实现这一目标,芯片方案的集成度将变得越来越高,同时由于有了更多的互联,安全性也会得到更多的关注。

Microchip的Duvenhage则表示,从发展趋势来看,客户对舒适性的关注增强。“PKE开始进入汽车就是最好的证明,同时LCD显示器也开始出现在密钥卡上。”他预计,IC解决方案将趋于更通用的MCU,而远离定制的ASIC器件。“各家汽车厂商的防盗系统各不相同,但由于需求量小,从成本的角度出发,半导体厂商难以为每家客户开发新型芯片。”因此Microchip专为汽车电子厂商提供可编程器件,使得防盗系统制造商可以通过对器件进行编程来满足需求,而不是依靠半导体厂商为其定制产品。

从芯片方案面临的挑战来看,安全可靠永远是汽车防盗系统的第一追求。相较机械式防盗,电子式防盗系统更为先进复杂,但它们有一个共同的软肋,就是可能被盗贼破解。为此,芯片厂商在开发更高级的加密算法上也是不遗余力,例如Microchip针对RKE和PKE应用开发的KEELOQ专利技术采用独特的密码技术,保证每次发射的信息完全不同且信息足够长,而恩智浦则将算法密钥从48位提升到96位。

此外,为了保证钥匙在电池耗尽、不慎落水等极端条件下仍然可靠,恩智浦还推出了LSP封装,将Transponder的低频天线封装到芯片内部。“在汽车防盗领域,我们的目标是围绕市场的主流防盗系统不断推出符合未来市场需求的新产品。比如为了满足用户更多人性化的需求,我们的Transponder可提供更大存储空间,帮助驾驶者利用钥匙记录更多的车主信息,如座椅位置、空调和信息娱乐的设置等。”张建臣透露,未来恩智浦还将推出集成NFC的芯片,可实现钥匙跟手机的互联,为钥匙功能的进一步丰富提供了可能。

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