談?wù)勡?chē)輛無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)
車(chē)輛的機(jī)械鎖結(jié)構(gòu)是在1990年代發(fā)明的，隨著功能的迭代，以及對(duì)車(chē)內(nèi)、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、點(diǎn)火系統(tǒng)等的保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。最后演變成一把機(jī)械鑰匙來(lái)管理車(chē)上所有的機(jī)械鎖，包括車(chē)門(mén)、行李箱、車(chē)輛點(diǎn)火系統(tǒng)、引擎蓋等。
其實(shí)在1980年代無(wú)線鑰匙已經(jīng)發(fā)明出來(lái)了，在過(guò)去的40多年里，無(wú)線鑰匙的使用場(chǎng)景逐漸擴(kuò)大。它的實(shí)現(xiàn)方式是利用汽車(chē)上眾多的無(wú)線發(fā)射器和接收器與用戶(hù)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
隨著功能的迭代、不同的身份認(rèn)證系統(tǒng)的集成以及無(wú)線安全技術(shù)的迭代， 功能性和系統(tǒng)復(fù)雜性穩(wěn)步增加。其演變路徑是遙控?zé)o鑰匙進(jìn)入(RTK)—>被動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng) (PES)—>被動(dòng)進(jìn)入和被動(dòng)啟動(dòng) (PEPS)。
最初的實(shí)現(xiàn)方案是最基本的無(wú)線實(shí)現(xiàn)遙控?zé)o鑰匙進(jìn)入(RKE)系統(tǒng)，隨后升級(jí)為功能更強(qiáng)大的被動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)(PES)，再迭代至被動(dòng)訪問(wèn)和安全進(jìn)入(PASE)系統(tǒng)。其中涉及的技術(shù)跨越了簡(jiǎn)單的ASK、FSK調(diào)制、藍(lán)牙低功耗(BLE)系統(tǒng)中的編碼跳頻擴(kuò)頻，然后再到超寬頻(UWB)調(diào)制。同樣在安全領(lǐng)域，從簡(jiǎn)單的未編碼數(shù)字到編碼數(shù)字、滾動(dòng)代碼和高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) (AES) 的實(shí)施將這項(xiàng)技術(shù)提升到了更高的安全級(jí)別。
RKE 是一種單向認(rèn)證的電子鎖，無(wú)需使用傳統(tǒng)的機(jī)械鑰匙即可控制車(chē)門(mén)的開(kāi)閉。無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)一詞最初是指用位于車(chē)門(mén)或車(chē)門(mén)附近的通過(guò)鍵盤(pán)輸入預(yù)定數(shù)字密碼來(lái)解鎖的鎖。與機(jī)械鑰匙相比，操作相對(duì)方便且提升了車(chē)輛的安全性。但其仍存在同頻干擾、信號(hào)被復(fù)制重發(fā)等隱患。
圖1 RKE系統(tǒng)
在該系統(tǒng)的后續(xù)版本中，車(chē)窗升降器也可以通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線控制，這是一個(gè)重要的附加安全方面。通過(guò)使用遙控鑰匙將車(chē)門(mén)鎖定，車(chē)窗和天窗同時(shí)也將自動(dòng)關(guān)閉。
被動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng) (PES)
被動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)(PES)是遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入(RKE)系統(tǒng)的升級(jí)版。此功能讓駕駛員無(wú)需按下遙控鑰匙鎖定或解鎖按鈕即可鎖定和解鎖車(chē)門(mén)。只需將鑰匙放在口袋或錢(qián)包中，走進(jìn)車(chē)門(mén)，觸碰車(chē)門(mén)把手即可完成解鎖，其原理是觸摸門(mén)把手內(nèi)部解鎖傳感器， 電容放電喚醒進(jìn)入及啟動(dòng)許可控制單元。
其原理是門(mén)把手和鑰匙中都裝有天線，在距車(chē)幾十米開(kāi)始，鑰匙持續(xù)發(fā)送解鎖信號(hào)，當(dāng)車(chē)上解鎖裝置接收到信號(hào)，按照特定的協(xié)議，完成認(rèn)證后，即自動(dòng)解鎖車(chē)門(mén)。
被動(dòng)進(jìn)入和被動(dòng)啟動(dòng) (PEPS)
PEPS是一種安全也現(xiàn)在常用的無(wú)線通信系統(tǒng)，使駕駛員無(wú)需實(shí)際使用鑰匙即可訪問(wèn)汽車(chē)——解鎖汽車(chē)并啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。該系統(tǒng)使用射頻信號(hào)通過(guò)在汽車(chē)和鑰匙之間發(fā)送信號(hào)來(lái)驗(yàn)證鑰匙。PEPS 系統(tǒng)使用低頻范圍內(nèi)的無(wú)線電波，通常為 125 kHz 或 134 kHz，以及超高頻 (UHF) 范圍內(nèi)的無(wú)線電波，通常為低于 1 GHz 的信號(hào)，在雙向通信中交換唯一密鑰鑰匙和車(chē)輛之間的訪問(wèn)代碼。一旦交換的代碼與預(yù)期值匹配并且鑰匙里車(chē)距離很近，即會(huì)解鎖車(chē)門(mén)。
該系統(tǒng)還測(cè)量汽車(chē)與鑰匙之間的距離，確定鑰匙是在車(chē)內(nèi)還是車(chē)外。此信息可用于為驅(qū)動(dòng)程序提供不同類(lèi)型的訪問(wèn)權(quán)限。例如，如果鑰匙在車(chē)外，則僅授予進(jìn)入權(quán)限，但發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功能將不起作用。
PEPS系統(tǒng)主要零部件有遙控鑰匙、 天線、 控制模塊 （BCM）、一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)， 涉及的核心技術(shù)有 RFID 識(shí)別技術(shù)、 加密算法、 EMC技術(shù)。
其具體包含兩部分功能，一部分為無(wú)鑰匙進(jìn)入，一部分為無(wú)鑰匙啟動(dòng)。
無(wú)鑰匙進(jìn)入
當(dāng)駕駛員觸摸門(mén)把手時(shí)，內(nèi)部解鎖傳感器中電容放電喚醒進(jìn)入及啟動(dòng)許可控制單元，喚醒后該控制器執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作， 一是通過(guò)專(zhuān)用線束喚醒車(chē)載電網(wǎng)控制單元，并啟動(dòng)無(wú)鑰匙進(jìn)入及一鍵啟動(dòng)控制功能；二是通過(guò)低頻天線發(fā)出低頻信息。鑰匙在車(chē)輛 1.5m范圍內(nèi)被低頻信號(hào)喚醒， 收到信息并初步核對(duì)， 若合法則將 ID 碼以滾動(dòng)形式加密并發(fā)出高頻信息，車(chē)載電網(wǎng)控制單元通過(guò)內(nèi)部集成的高頻天線接收并處理信息， 開(kāi)始驗(yàn)證 ID，若一致則喚醒特定CAN， 然后將 ID通過(guò) CAN傳送至進(jìn)入及啟動(dòng)許可控制單元，對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，若與內(nèi)部存儲(chǔ)值一致，則回傳 ID一致的確認(rèn)信息至車(chē)載電網(wǎng)控制單元。車(chē)載電網(wǎng)控制單元收到， 信息后發(fā)出門(mén)鎖解鎖指令。同時(shí)控制前后轉(zhuǎn)向燈閃爍、車(chē)門(mén)模塊收到后控制門(mén)鎖電機(jī)供電、后視鏡展開(kāi)等。
一鍵啟動(dòng)
駕駛員按下啟動(dòng)鍵后，進(jìn)入及啟動(dòng)許可控制單元的某個(gè)引腳被拉低，然后喚醒特性CAN鏈路，并向電子防盜單元發(fā)送上電請(qǐng)求，對(duì)方收到后發(fā)出鑰匙定位以及電子防盜碼查詢(xún)指令，進(jìn)入及啟動(dòng)許可控制單元則喚醒車(chē)載電網(wǎng)控制單元，并讓其執(zhí)行一鍵啟動(dòng)功能，然后通過(guò)低頻向鑰匙發(fā)送底子防盜碼請(qǐng)求，鑰匙收到請(qǐng)求后開(kāi)始響應(yīng)，車(chē)載電網(wǎng)控制單元收到后，并開(kāi)始校驗(yàn)，一致則給EPS供電并且通知進(jìn)入及啟動(dòng)許可控制單元發(fā)出上電指令。
隨著技術(shù)的發(fā)展，為了解決中繼攻擊(大多數(shù)無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)只是通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定車(chē)輛駕駛員是否在范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，只要把這個(gè)溝通過(guò)程的信號(hào)放大，使得車(chē)子和鑰匙以為車(chē)主在附近，即可完成解鎖操作。)，開(kāi)始在PEPS系統(tǒng)中開(kāi)始引入UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)，其具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、截獲率低、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供數(shù)厘米的定位精度等優(yōu)點(diǎn)。
另外隨著智能手機(jī)可以通過(guò)定制的專(zhuān)用接口鏈接到車(chē)輛，數(shù)字鑰匙的自然發(fā)展正在成為現(xiàn)實(shí)，下一代車(chē)輛訪問(wèn)系統(tǒng)正在使用虛擬鑰匙。鑰匙即服務(wù)或 KaaS 允許汽車(chē)制造商通過(guò)智能手機(jī)為駕駛員提供對(duì)車(chē)輛的訪問(wèn)權(quán)限。汽車(chē)制造商還使用靈活的數(shù)字管理和動(dòng)態(tài)無(wú)線 (OTA) 密鑰發(fā)行，讓車(chē)隊(duì)經(jīng)理和用戶(hù)更容易管理密鑰。
參考：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/180082384、外文資料、知網(wǎng)文獻(xiàn)
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