汽車(chē)無(wú)源防盜系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及考慮事項(xiàng)解析

系統(tǒng)接口：邏輯層

　　物理層上面是邏輯層。這一層涉及磁場(chǎng)上數(shù)據(jù)傳輸和編碼的特性及要求。它適用于從汽車(chē)到密鑰卡 (通常被稱(chēng)為“下行鏈路”)，以及從密鑰卡到汽車(chē)的雙向數(shù)據(jù)傳輸 (被稱(chēng)為“上行鏈路”)。

下行鏈路

　　下行鏈路的信息采用脈沖長(zhǎng)度調(diào)制方法：一般是二進(jìn)制脈沖長(zhǎng)度調(diào)制 (BPLM) 或 Quad 脈沖長(zhǎng)度調(diào)制 (QPLM))來(lái)進(jìn)行編碼。這種方法基于插入一個(gè)長(zhǎng)度固定的載波場(chǎng)時(shí)隙“Tgap”，并設(shè)置時(shí)隙到時(shí)隙的時(shí)間間隔，以預(yù)先確定次數(shù)：T0 對(duì)應(yīng)于邏輯“0”，T1 對(duì)應(yīng)于邏輯“1”。這種方案的好處是它把從汽車(chē)到密鑰卡的能量傳輸嵌入到數(shù)據(jù)編碼中，并確保密鑰卡有足夠的供能用于處理被編碼的數(shù)據(jù)。不過(guò)，這種編碼方法也有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是數(shù)據(jù)傳輸波特率必須依賴(lài)于正在發(fā)送的數(shù)據(jù)位流的邏輯值，因?yàn)槊恳粋€(gè)二進(jìn)制狀態(tài)的傳輸時(shí)間都是不同的。圖4給出了這種編碼方法的更詳盡的圖解。

圖4 BPLM編碼方法

　　QPLM 是BPLM 的一種變體。利用這種調(diào)制方法，一個(gè)時(shí)隙后傳輸兩個(gè)比特位，于是在收發(fā)器端有更多的能量可用。此外，其平均波特率比BPLM的高。除了允許的狀態(tài)數(shù)目從2擴(kuò)展到4，而預(yù)定的時(shí)隙間隔被擴(kuò)展以覆蓋更多的狀態(tài)之外，這種編碼方法與BPLM的基本實(shí)現(xiàn)原理是相同的。圖5所示為QPLM的直觀表示。

圖5 QPLM編碼方法

上行鏈路

　　從用戶(hù)密鑰卡到車(chē)載基站的信息通信一般采用曼徹斯特 (Manchester) 或雙相 (Bi-phase) 編碼。這些編碼方法都共有一些不同于下行鏈路的特性：A) 被編碼位流的平均占空比總是為50%；B) 發(fā)送被編碼數(shù)據(jù)的時(shí)間只依賴(lài)于波特率。上述兩種編碼技術(shù)都能夠從被編碼數(shù)據(jù)流中提取時(shí)鐘，這是因?yàn)榫幋a位流中的所有時(shí)間段都被量子化為T(mén) 或 2T (T 表示 “半個(gè)比特位”)。數(shù)據(jù)率固定為1/(2T)。時(shí)鐘提取只需要檢測(cè)最小時(shí)間段因子T，并使其相位與被編碼的位流同步即可。

圖6 曼徹斯特 (Manchester) 和雙相 (Bi-phase) 編碼

協(xié)議層

　　協(xié)議層定義各個(gè)數(shù)據(jù)位的分組，以實(shí)現(xiàn)車(chē)載基站和密鑰卡之間的通信。它定義有多少個(gè)比特位，以及它們按什么順序在讀取器和收發(fā)器之間進(jìn)行傳輸。打個(gè)簡(jiǎn)單的比方，這就類(lèi)似于使用單詞構(gòu)成句子的語(yǔ)法規(guī)則。協(xié)議層就象由邏輯層構(gòu)成的句子，而邏輯層則相當(dāng)于單詞。它形成一組固定的命令及其允許的應(yīng)答。

驗(yàn)證

　　驗(yàn)證是用來(lái)描述判斷駕駛員是否有權(quán)啟動(dòng)汽車(chē)這一個(gè)過(guò)程的術(shù)語(yǔ)。最簡(jiǎn)單的驗(yàn)證形式被稱(chēng)為單向驗(yàn)證 (unilateral authentication)，這種情況下，汽車(chē)對(duì)密鑰卡進(jìn)行“測(cè)試”，以確定它是否與汽車(chē)匹配。若在這一過(guò)程中再增加一個(gè)步驟，即讓鑰匙也對(duì)汽車(chē)進(jìn)行“測(cè)試”，判斷其是否匹配，這時(shí)就成為了雙向或交互式驗(yàn)證。顯然，增加的這一步驟提高了安全強(qiáng)度，不過(guò)代價(jià)是驗(yàn)證時(shí)間延長(zhǎng)。

單向驗(yàn)證

　　一般而言，單向驗(yàn)證協(xié)議由汽車(chē)發(fā)起，并包含以下幾個(gè)步驟：

　　1) 汽車(chē)讀取密鑰卡的唯一ID (不會(huì)與密鑰混淆)

　　2) 汽車(chē)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)詢(xún)問(wèn)(challenge)，并發(fā)送給密鑰卡

　　3) 密鑰卡對(duì)詢(xún)問(wèn)進(jìn)行加密(使用密鑰)，然后向汽車(chē)發(fā)送應(yīng)答(response)

　　4) 汽車(chē)對(duì)密鑰卡的應(yīng)答與自己計(jì)算的應(yīng)答進(jìn)行比較 (使用相同的密鑰和詢(xún)問(wèn))

　　注：汽車(chē)必須擁有密鑰卡的密鑰，這一過(guò)程才能成功完成。共享密鑰的過(guò)程被稱(chēng)為“Key Learn”，下一節(jié)將詳細(xì)闡述。

圖7 單向驗(yàn)證