汽車(chē)防盜新意不斷，智能電子方案讓盜賊“望車(chē)興嘆”

　　對(duì)于擁有愛(ài)車(chē)的人來(lái)說(shuō)，誰(shuí)都不希望自己心愛(ài)的“座駕”成為盜車(chē)賊的囊中之物。因而在關(guān)注汽車(chē)動(dòng)力與操控性能、安全與舒適度以及多樣化娛樂(lè)功能的同時(shí)，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的防盜能力亦是倍加看重。應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求，各大主流汽車(chē)制造商不斷推出創(chuàng)新性防盜技術(shù)，超強(qiáng)的防盜功能成為汽車(chē)廠商參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的利器，亦成為產(chǎn)品的主要賣(mài)點(diǎn)之一。

　　KEELOQ專(zhuān)利技術(shù)采用跳碼發(fā)射方式控制車(chē)鎖，有效地保護(hù)了密碼信息不被盜賊截獲。

　　從防盜的基本方式來(lái)看，汽車(chē)防盜分為兩大基本類(lèi)別：機(jī)械式防盜和電子式防盜。機(jī)械式防盜是比較初級(jí)簡(jiǎn)單的防盜方式，比如利用車(chē)輪鎖、檔鎖和方向盤(pán)鎖等來(lái)進(jìn)行防盜，主要用于汽車(chē)的后裝市場(chǎng)。電子式防盜最早起源于1986年通用推出的汽車(chē)防盜系統(tǒng)(Vehicle Anti-Theft System，VATS)，該系統(tǒng)的原理是在車(chē)鑰匙中安裝一個(gè)嵌入式電阻，當(dāng)車(chē)鑰匙插入車(chē)鎖中，車(chē)鎖內(nèi)兩根精細(xì)的線接觸到車(chē)鑰匙的內(nèi)部電阻，防盜系統(tǒng)的處理模塊通過(guò)觸點(diǎn)讀出電阻值，并與預(yù)先設(shè)定的固定電阻值進(jìn)行比較，如果兩個(gè)阻值吻合則允許啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如果不吻合則只有在10分鐘之后才能再次嘗試啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，從而起到了防盜作用。

　　VATS系統(tǒng)的推出激發(fā)了汽車(chē)行業(yè)對(duì)電子防盜技術(shù)的需求。由于具有智能化、更安全和更加便利等特性，各大汽車(chē)廠商紛紛將電子式汽車(chē)防盜系統(tǒng)作為產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置，并致力于不斷研發(fā)更高級(jí)的防盜技術(shù)，以確保將盜賊完全拒之車(chē)外。半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步為汽車(chē)廠商實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供可能，以恩智浦、Microchip、飛思卡爾、TI和Atmel等為代表的半導(dǎo)體廠商圍繞汽車(chē)防盜這一領(lǐng)域推出各種新的產(chǎn)品與方案，推動(dòng)汽車(chē)防盜系統(tǒng)向更高級(jí)階段邁進(jìn)。

　　主流汽車(chē)防盜方案

　　從目前市場(chǎng)上的主流車(chē)型來(lái)看，主要的防盜方式包括發(fā)動(dòng)機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)(IMMO)、遙控門(mén)鎖(RKE)、無(wú)鑰匙門(mén)禁(PKE)、雙向智能鑰匙、紅外線偵測(cè)、氣流偵測(cè)和GPS衛(wèi)星定位等，其中以IMMO和RKE的應(yīng)用最為廣泛。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)是在通用的VATS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在防盜原理上傳承了VATS的思路，即利用鑰匙中芯片的密碼與起動(dòng)電門(mén)中的密碼進(jìn)行匹配來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，以達(dá)到防盜的目的。“IMMO主要通過(guò)引擎控制單元ECU來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，整個(gè)方案包括低頻收發(fā)器、MCU、穩(wěn)壓器和通信接口芯片(比如CAN、LIN收發(fā)器)。”恩智浦半導(dǎo)體公司汽車(chē)電子大中華區(qū)高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理張建臣指出，“在尺寸的限制下，如此多的元器件需要用一塊專(zhuān)門(mén)的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)，為此我們推出新一代的單芯片解決方案ABIC2，包括了LIN收發(fā)器、穩(wěn)壓器及數(shù)字邏輯單元，實(shí)現(xiàn)了單芯片的遠(yuǎn)程ECU通訊，只需要三根線(Power、GND和LIN)就可以實(shí)現(xiàn)IMMO功能。”

　　遙控門(mén)鎖(RKE)技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用最為普遍，目前市場(chǎng)上從高檔到低檔的絕大部分車(chē)型都具備了這一功能。該技術(shù)的原理是通過(guò)車(chē)身控制模塊BCM來(lái)控制車(chē)門(mén)，只需按下鑰匙上的按鈕就能關(guān)閉或打開(kāi)車(chē)門(mén)。隨著技術(shù)發(fā)展，一些中高檔車(chē)型如凱迪拉克STS、福特蒙迪歐、標(biāo)致307等將這一功能與發(fā)動(dòng)機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)集成在一起。張建臣表示，為節(jié)約鑰匙的成本和空間，恩智浦率先推出集成了IMMO和RKE的單芯片方案，“該芯片擁有HITAG2＋車(chē)用遙控門(mén)鎖應(yīng)答器(PCF7946)，結(jié)合了現(xiàn)有HITAG器件(PCF7936)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的防盜安全功能以及遙控門(mén)鎖的便利性，”他說(shuō)道。

　　無(wú)鑰匙門(mén)禁系統(tǒng)(PKE)在RKE基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)，作為新一代防盜技術(shù)正在逐步發(fā)展壯大，目前已經(jīng)從高檔車(chē)市場(chǎng)逐步進(jìn)入中檔車(chē)市場(chǎng)，不僅奔馳、寶馬等高端汽車(chē)制造商已經(jīng)廣泛采用了PKE，像福特蒙迪歐、日產(chǎn)的天籟和新型馬自達(dá)等中型車(chē)型也紛紛采用這一技術(shù)。張建臣解釋說(shuō)，PKE不是傳統(tǒng)的鑰匙，而是一個(gè)智能鑰匙，類(lèi)似于智能卡。當(dāng)駕駛者踏進(jìn)指定范圍時(shí)，該系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別判斷如果是合法授權(quán)的駕駛者則進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)門(mén)。上車(chē)之后，駕駛者只需要按一個(gè)按鈕即可啟動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)。“作為首家量產(chǎn)PKE方案的半導(dǎo)體廠商，恩智浦目前可以提供完整的解決方案，主流芯片PCF7952具有高集成度、低功耗的特點(diǎn)，集成了IMMO、RKE和PKE的所有功能，”他介紹道。

　　雙向智能鑰匙是一種更加智能化的防盜技術(shù)，通過(guò)增加RF模塊實(shí)現(xiàn)雙向通信功能。不過(guò)由于成本偏高，在市場(chǎng)上大范圍的應(yīng)用還有待時(shí)日。雙向智能鑰匙的優(yōu)勢(shì)主要在兩個(gè)方面：一是更易于使用，車(chē)主可通過(guò)LED或LCD顯示屏在鑰匙上監(jiān)控汽車(chē)的狀態(tài)，確認(rèn)汽車(chē)是否已經(jīng)上鎖，引擎是否仍在運(yùn)轉(zhuǎn)；另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是安全性大大增強(qiáng)，傳統(tǒng)的單向鑰匙向汽車(chē)傳輸信號(hào)時(shí)面臨被截獲或攻擊的危險(xiǎn)，使用雙向解決方案時(shí)，汽車(chē)廠商可以利用各種加密安全運(yùn)算法則對(duì)鑰匙和汽車(chē)間的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

　　Fanie Duvenhage：針對(duì)汽車(chē)防盜領(lǐng)域的芯片方案將趨于更通用的MCU器件，而遠(yuǎn)離定制的ASIC器件。

　　針對(duì)RKE和PKE的應(yīng)用，Microchip提供獲得專(zhuān)利的KEELOQ技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)跳碼發(fā)射，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行鎖止或者開(kāi)鎖。該公司安全、微控制器及技術(shù)開(kāi)發(fā)事業(yè)部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Fanie Duvenhage表示，一些系統(tǒng)向汽車(chē)發(fā)射很短的固定代碼信息，信息容易遭到捕獲并被重新發(fā)射，另外在有些系統(tǒng)中，信息較短，也很容易被他人“猜出”保密信息，給安全帶來(lái)隱患。“利用我們的KEELOQ技術(shù)，每次發(fā)射的信息都是獨(dú)特的，即使有人捕獲了所發(fā)射的信息，也無(wú)法加以利用，因?yàn)橄乱粭l信息將完全不同。而且該信息足夠長(zhǎng)，難以被他人猜出。從安全、成本和易用角度來(lái)看，KEELOQ系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)。”

　　為提高安全性，TI推出新一代低功耗PKE加密收發(fā)器方案DST+，不僅具有身份識(shí)別的功能，還能驗(yàn)證這種識(shí)別的準(zhǔn)確性，在這一系統(tǒng)中存儲(chǔ)了經(jīng)授權(quán)的備有鑰匙數(shù)目、學(xué)習(xí)過(guò)程的日期和時(shí)間印記以及其它背景信息，更加增添了收發(fā)器的安全特性。此外，通過(guò)集成RFID器件，TI的這一方案還實(shí)現(xiàn)了無(wú)鑰匙進(jìn)入的功能，駕駛者隨身攜帶的識(shí)別器內(nèi)含一個(gè)或多個(gè)與RFID器件相連的天線，可在車(chē)主接近或觸摸門(mén)把手時(shí)自動(dòng)識(shí)別駕駛者并打開(kāi)車(chē)鎖。

　　除了在電子鎖方面的不斷創(chuàng)新與研究，汽車(chē)防盜技術(shù)還進(jìn)一步發(fā)展到通過(guò)各種傳感器來(lái)探測(cè)車(chē)門(mén)開(kāi)啟、汽車(chē)內(nèi)部人員活動(dòng)的狀況，甚至利用加速傳感器來(lái)探測(cè)汽車(chē)是否被拖走。比如保時(shí)捷911在車(chē)內(nèi)后視鏡基座上裝有一個(gè)紅外線偵測(cè)器，專(zhuān)門(mén)偵測(cè)車(chē)輛上鎖之后內(nèi)部的風(fēng)吹草動(dòng)；標(biāo)致307則在車(chē)內(nèi)安裝了超聲波傳感器，用來(lái)探測(cè)車(chē)內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)，一旦出現(xiàn)異常，與之相連的外部報(bào)警系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)進(jìn)行報(bào)警。“汽車(chē)防盜系統(tǒng)中多數(shù)傳感器和中央控制單元的工作都是利用微控制器實(shí)現(xiàn)的，”Duvenhage指出。“可編程微控制器具有靈活性，允許每輛汽車(chē)和每個(gè)系統(tǒng)都不相同，具體取決于設(shè)計(jì)師所希望實(shí)現(xiàn)的功能，我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域可以向客戶(hù)提供廣泛的選擇。”

　　此外，在一些高檔車(chē)型中還出現(xiàn)了密碼鎖、人體鎖和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)等更為先進(jìn)的防盜方式。比如雪鐵龍休旅車(chē)Evasion在每次發(fā)動(dòng)前都需要輸入密碼，經(jīng)確認(rèn)無(wú)誤后才能啟動(dòng)車(chē)輛，車(chē)主可隨時(shí)更改密碼，以防密碼被破解；人體鎖則是將聲音、指紋等人體生物特征作為輸入的密碼信息，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別控制開(kāi)鎖。與此同時(shí)，還有一些汽車(chē)制造商將GPS技術(shù)與GSM網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位、網(wǎng)絡(luò)防盜、遠(yuǎn)程熄火和遠(yuǎn)程操控車(chē)輛等功能，進(jìn)一步提升了汽車(chē)的防盜能力。

　　芯片方案發(fā)展趨勢(shì)

　　針對(duì)汽車(chē)防盜領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件將呈現(xiàn)出怎樣的發(fā)展趨勢(shì)？恩智浦的張建臣指出，預(yù)測(cè)未來(lái)的最佳方式是將無(wú)鑰匙系統(tǒng)想象成其他技術(shù)之間的調(diào)和器。“鑰匙或智能卡的尺寸限制了其內(nèi)存的大小和智能程度，但是它總是跟隨著駕駛者，因此可以利用PDA、手機(jī)、車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)甚至是汽車(chē)本身來(lái)共享其的信息資源和處理能力，從而為駕駛者提供更多的服務(wù)及便利。”他表示，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，芯片方案的集成度將變得越來(lái)越高，同時(shí)由于有了更多的互聯(lián)，安全性也會(huì)得到更多的關(guān)注。

　　Microchip的Duvenhage則表示，從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，客戶(hù)對(duì)舒適性的關(guān)注增強(qiáng)。“PKE開(kāi)始進(jìn)入汽車(chē)就是最好的證明，同時(shí)LCD顯示器也開(kāi)始出現(xiàn)在密鑰卡上。”他預(yù)計(jì)，IC解決方案將趨于更通用的MCU，而遠(yuǎn)離定制的ASIC器件。“各家汽車(chē)廠商的防盜系統(tǒng)各不相同，但由于需求量小，從成本的角度出發(fā)，半導(dǎo)體廠商難以為每家客戶(hù)開(kāi)發(fā)新型芯片。”因此Microchip專(zhuān)為汽車(chē)電子廠商提供可編程器件，使得防盜系統(tǒng)制造商可以通過(guò)對(duì)器件進(jìn)行編程來(lái)滿(mǎn)足需求，而不是依靠半導(dǎo)體廠商為其定制產(chǎn)品。

　　從芯片方案面臨的挑戰(zhàn)來(lái)看，安全可靠永遠(yuǎn)是汽車(chē)防盜系統(tǒng)的第一追求。相較機(jī)械式防盜，電子式防盜系統(tǒng)更為先進(jìn)復(fù)雜，但它們有一個(gè)共同的軟肋，就是可能被盜賊破解。為此，芯片廠商在開(kāi)發(fā)更高級(jí)的加密算法上也是不遺余力，例如Microchip針對(duì)RKE和PKE應(yīng)用開(kāi)發(fā)的KEELOQ專(zhuān)利技術(shù)采用獨(dú)特的密碼技術(shù)，保證每次發(fā)射的信息完全不同且信息足夠長(zhǎng)，而恩智浦則將算法密鑰從48位提升到96位。

　　此外，為了保證鑰匙在電池耗盡、不慎落水等極端條件下仍然可靠，恩智浦還推出了LSP封裝，將Transponder的低頻天線封裝到芯片內(nèi)部。“在汽車(chē)防盜領(lǐng)域，我們的目標(biāo)是圍繞市場(chǎng)的主流防盜系統(tǒng)不斷推出符合未來(lái)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。比如為了滿(mǎn)足用戶(hù)更多人性化的需求，我們的Transponder可提供更大存儲(chǔ)空間，幫助駕駛者利用鑰匙記錄更多的車(chē)主信息，如座椅位置、空調(diào)和信息娛樂(lè)的設(shè)置等。”張建臣透露，未來(lái)恩智浦還將推出集成NFC的芯片，可實(shí)現(xiàn)鑰匙跟手機(jī)的互聯(lián)，為鑰匙功能的進(jìn)一步豐富提供了可能。