汽车防盗系统的应用与发展

鲍汉勇

（华晨汽车工程研究院 电子工程室，辽宁 沈阳 110141）

0 引言

随着汽车数量增多，车辆被盗给社会带来极大的不安定因素，由此汽车防盗系统也应运而生。简单的机械式的防盗器已经不能有效的防止汽车被盗，无法满足人们的需求。先进防盗措施是在汽车上应用的发动机防盗锁止系统，在钥匙内藏有密码应答器，在没有合法钥匙的情况下，将不能启动发动机，因此有效地防止了车辆被盗。

1 汽车防盗器系统的定义与类型

1.1 汽车防盗系统的定义

汽车防盗器就是一种安装在车上，用来增加盗车难度，延长盗车时间的装置，是汽车的保护神。它通过将防盗器与汽车电路配接在一起，从而可以达到防止车辆被盗、被侵犯、保护汽车并实现防盗器各种功能的目的。

1.2 汽车防盗器的类型和特点

随着科学技术的进步，为对付不断升级的盗车手段，人们研制出各种方式、不同结构的防盗器，目前防盗器按其结构可分四大类：机械式、机电式、电子式和发动机电子式。

（1）机械式防盗器。早期的汽车防盗器材主要是机械式的防盗锁。机械锁发展至今经过了数次技术升级，钩锁、转向盘锁和变速档锁等基本属于机械式防盗器，它主要是通过锁定离合、制动、油门或转向盘、变速档来达到防盗的目的，只防盗不报警。其优点是价格便宜，只需几十元至几百元，且安装简便，可以在一定程度上吓阻盗车贼，或增加盗贼被发现的可能性。缺点是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。

目前市场上推出了一种护盘式方向盘锁。这种锁较为隐藏，有一层防锯防钻钢板保护，材质比传统的拐杖锁坚固，锁芯也设计得更加精密，因而可靠性更高。但是车主必须找一个空间藏这个拆下的转向盘；排档锁是目前车主最欣赏的防盗装置之一，这种防盗装置简便又而坚固，材质采用特殊高硬度合金钢制造，防撬、防钻、防锯，且采用同材质镍银合金锁芯和钥匙，没有原厂配备的钥匙极难打开。如果钥匙丢失，可用原厂电脑卡复制钥匙。

（2）机电式防盗装置。随着科学的进步，出现了机电一体式的防盗装置（中央门锁）。中央门锁是以电来控制门锁的开启或锁止，并由驾驶员集中控制所有车门门锁的锁止或开启。中央门锁系统具有下列功能：

当锁住（或打开）驾驶员侧车门门锁时，其它几个车门及行李厢都能锁止（或打开）；如钥匙锁门也可锁好（或打开）其它车门和行李厢；在车内个别门锁需要打开时，可分别拉开各自门锁的按钮。

（3）电子式防盗器。为了克服机械锁只防盗不报警的缺点，电子报警防盗器应运而生。汽车电子防盗系统是在原有中央门锁的基础上加设了防盗系统的控制电路，以控制汽车移动的同时并报警。如果有行窃者盗窃汽车或汽车上的物品，防盗系统不仅具有切断起动电路、点火电路、喷油电路、供油电路和变速电路、将制动锁死等的功能，同时，还会发出不同的求救的声光信号进行报警，给窃贼一个精神上的打击，以阻止窃贼行窃。

插片式、按键式和遥控式等都属于电子式防盗器。遥控式汽车防盗器的特点是可遥控防盗器的全部功能，可靠方便，可带有振动侦测门控保护及微波或红外探头等功能。随着科技的快速发展，遥控式汽车防盗器还增加了许多方便实用的附加功能，如：遥控中控门锁、遥控送放冷暖风、遥控电动门窗及遥控开行李舱等。现在市场上已有双向功能的电子防盗器，这种防盗器不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主，例如车门被开启或车窗玻璃被破坏等。但是在破坏电子防盗器的情况下，车辆还是可以被盗，而且普遍存在误报警现象，也没有根本上解决车辆丢失问题。

（4）发动机电子防盗锁止系统。该防盗系统针对发动机进行防盗，将钥匙、防盗器、发动机控制模块ECM通过完善的防盗策略组成有效的防盗系统，极大提高了车辆被盗的安全性。借助电磁场耦合读取驾驶员插入点火锁中的钥匙里的密码芯片，防盗器通过加密的方式分别与钥匙芯片和发动机控制单元进行加密认证，通过后才允许发动机正常启动。

图1 防盗系统组成Fig.1 Immobilizer component

2 发动机电子防盗锁止系统阐述

2.1 防盗系统组成

防盗系统由钥匙（密码应答器）、防盗线圈、防盗控制器组成。

（1）钥匙（密码应答器）如图2所示。密码应答器：一般镶嵌在汽车钥匙柄中，存储有用于身份识别的数据信息，密码应答器采用特殊密码及加密算法，保证每个密码应签器的唯一性。密码应答器是德尔福专门开发和订制芯片，全球独一无二，确保高安全性。

图2 密码应答器位置Fig.2 Transponder position

图3 防盗线圈位置Fig.3 Coil position

（2）防盗线圈如图3所示。防盗线圈：安装在点火锁芯上，通过一定长度的导线与防盗控制器相连。作为防盗控制器的负载，担负防盗控制器与密码应答器之间信号以及能量的传递任务。防盗线圈的电气参数容易受到钥匙金属柄、点火锁芯、锁芯螺母的影响，因此在实际使用中必须注意点火锁芯、汽车钥匙与防盗线圈之间的匹配。

（3）防盗控制器如图4所示。防盗控制器：防盗控制器首先进行与密码应答器的加密认证#1，只有在通过认证#1 后，发动机控制模块ECM 才会和防盗控制器进行加密认证#2。只有成功通过#1 和#2 认证，发动机才允许启动。

图4 防盗控制器位置Fig.4 Immobilizer controller position

图5 各部件样图Fig.5 Component draft

2.2 发动机电子防盗锁止系统工作原理

防盗控制器通过套在点火开关锁芯上的防盗线圈，来读取位于汽车钥匙柄中的密码应答器里的信息，完成加密认证＃1，从而实现对车辆合法使用者的身份识别，并将身份识别的结果传送给发动机电子控制模块。如果防盗控制器的加密认证＃1的结果正确，防盗控制器将进行与发动机控制器模块间的＃2 加密认证，发动机控制模块根据＃2 加密认证的结果，决定是否允许汽车发动机点火启动，对于非法入侵者，发动机电子控制模块将切断汽车的电路，如点火电路、汽油泵、中央控制系统等，阻止非法入侵者启动发动机，从而使汽车无法启动。

图6 加密认证Fig.6 Authentication

（1）＃1 加密认证（钥匙密码应答器）。 钥匙内密码应答器一般采用飞利浦公司的PCF7936 芯片或德州仪器公司的TI 芯片，都为无源芯片，通过防盗线圈励磁供电，工作频率125kHz。芯片内都有特定的加密算法，如图7中的F1（）)，该加密算法同时存在于防盗控制器内，参与加密运算的参数有防盗控制器的密钥（SK）、随机数（RN）、芯片ID。BP 参数为防盗控制器校验码、TP 参数为密码应答器校验码。＃1 加密认证过程：主要是验证启动车辆的钥匙是否为车辆匹配过的合法钥匙。

图7 ＃1 加密认证方案Fig.7＃1 Authentication program

如上图，防盗控制器将产生的随机数RN 发给密码应答器，读取钥匙内密码应答器的ID，并与存储的ID进行比较，如果相同，将ID、随机数RN、密钥SK 作为加密算法的输入参数，进行加密运算。钥匙内密码应答器也同时进行加密运算，两个运算的结果通过比对，如果相同，证明该次启动车辆的钥匙是合法的钥匙，防盗控制器将进行后续的，与发动机控制模块间的＃2 加密认证过程。

（2）＃2 加密认证。该加密认证的加密算法F2()，同时存在于防盗控制器和发动机控制器模块中，参与加密运算的参数有客户特定码Customer ID，防盗控制器密钥SK，随机数。发动机控制器模块产生随机数，并传递给防盗控制器，同时进行加密运算，将两个运算的结果进行比对，如果相同，则允许发动机启动。

图8 ＃2 加密认证方案Fig.8＃2 Authentication program

2.3 发动机电子防盗锁止系统故障诊断

防盗控制器有双向通讯接口，采用通讯协议是ISO keyword 2000 标准协议，支持售后诊断设备（X-431）。如果车辆无法启动，可以利用诊断设备，对系统进行诊断，读取系统的故障码，根据对应的显示信息（如下表），对系统进行故障处理。诊断设备可以进行匹配钥匙、匹配防盗控制器、匹配发动机控制模块。

表1 诊断故障码Tab.1 Fault code

3 结束语

本文阐述的汽车防盗系统，由最初的机械锁式到现代的发动机电子防盗锁止系统，该系统采用随机数加密、双加密认证，且成本低廉，使车辆在防盗方面达到很高的水平，在汽车领域将广泛地应用。