第２９卷第４期增刊２００８年４月仪器仪表学报Ｖｒ０１．２９Ｎｏ．４Ａｐｒ．２００８ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｍａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ基于ＲＦｌＤ的汽车ＩＭＭＯＢＩＬＩＺＥＲ防盗系统郭宏志１陈虹１吉国煌２周欣１（１．吉林大学控制科学与工程系长春１３００２５；２．一汽轿车股份有限公春１３００２２）摘要研制了一种基于射频识别汽车智能防盗系统，该系统能够对汽车的点火系统进行监测控制，当点火验证出现异常时，立即报警，同时切断油路，进入防盗模式。同时还具有低频唤醒通道与ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）Ｊｉｌｌ信接口的体系结构．并且给出了其防盗的工作原理、系统框图、电路原理图以及软件设计方法和软件流程图。关键词射频识别汽车防盗ＣＡＮ总线ＶｅｈｉｃｌｅｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＲＦＩＤＧｕｏＨｏｎｇｚｈｉｌ，ＣｈｅｎＨｏｎ９１，ＪｉＧｕｏｈｕａｎ９２，ＺｈｏｕＸｉｎｌ（＿，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｄｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２５，Ｃｈｉｎａ；２ＦＡＷＣａｒＣｏ．ＬｔｄＣｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅＩｎｔｒｏｄｕｃｅｓｈｏｗＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｃａｐａｂｌｅｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）ｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｋｓｉｎｖｅｈｉｃｌｅｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒｓｙｓｔｅｍ．ｓｙｓｔｅｍａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｉｇｎｉｔｉｏｎａｓｙｓｔｅｍ．Ｗｈｅｎｓｏｍｅｔｈｉｎｇｗｒｏｎｇｄｕｒｉｎｇｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｃｕｔｄｏｗｎｏｉｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｇｉｖｅａｌａｒｍ，ａｃｃｅｓｓｔｏＡｎｔｉ．ｔｈｅｆｔｍｏｄｅ．ＴｈｉｓｓｖｓｔｅｍｔｒａｎｓｍｉｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｏｔｈｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｕｎｉｔｓｔｈｒｏｕｇｈＣＡＮｂｕｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ’Ｓｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ，ｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｆｌｏｗｃｈａｉｎＫｅｙｗｏｒｄｓＲＦＩＤａｒｅａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＣＡＮｂｕｓｖｅｈｉｃｌｅｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒｓｙｓｔｅｍ１引言现代汽车的盗窃事故已是全球性的问题，汽车２防盗系统工作原理２．１防盗技术是在反盗窃斗争Ｉｌｌ发展的，为提高汽车的安全防盗性能，给拥有汽车的用户提供安全保障，研制出一种简单可靠、操作方便的汽车防盗系统（ｖｅｈｉｃｌｅｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒＲＦＩＤ工作原理典型的射频识别系统是ｆ｛ｌ读写单元（Ｒｅａｄｅｒ）ｓｙｓｔｅｍ）据有实际意义Ｉｌ‘２１。和应答器（异频需达收发机：Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）组成。阅读器和应答器之间通过电磁波来进行能量传递和数摒传递。其工作原理如图ｌａ所示，Ｒｅａｄｅｒ不断的发出一组频率为１２５ＫＨｚ的低频电磁波信号，这样进入Ｒｅａｄｅｒ工作区域内的Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，在电磁波的激励下，ＬＣ谐振电路产生共振，共振使Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的电容有了电荷，当积累的电荷的电压值超过２Ｖ的时候，这个电压就足Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的工作电压。此时，Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ就可以将信息调制和Ｒｅａｄｅｒ进行数据交流。２．２基于ＲＦｌＤ的汽车防盗系统工作原理本文提卅的汽车防盗系统就是将ＲＦＩＤ应用于汽车防盗卜。如图１ｂ所示，此系统防盗功能主要由安装在汽车遥控钥匙一ｌ－．ｉｆｉｉ的Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ（垂直于线圈的黑色长条）和安装在汽车点火锁一卜ＩｆＩ『的Ｒｅａｄｅｒ组成。主控制器得到Ｒｅａｄｅｒ读取Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ１０９随着射频识别技术在我ｌ卅的广泛应用，～种新的防盗方式随之而牛。射频识别技术是射频技术和ＩＣ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣａｒｄ）卡技术有机结合的产物，较之传统的磁卡和ＩＣ卡，ＲＦＩＤ具有使用方便、数据传输快、容量大、安伞性高，使用寿命长等特点Ｉ孓５Ｉ。ＲＦｌＤ系统的应答器和读写器之间无需物坪接触就可以完成识别功能，可实现多目标识别、运动目标识别，可以应用在更广泛的场合。本文介绍的防盗系统就是射频识别系统在汽车防盗领域的一次成功应用。・基金项目：国家ｔｑ然科学基金（６０７２５３１１）：吉林大学“９８５工程’’汽车丁程科技创新平台建设项目第４期增刊基１：ＲＦＩＤ的汽车ＩＭＭＯＢＩＬＩＺＥＲ防盗系统信息后，通过ＣＡＮ总线控制汽车发动机的电子点司生产的７９７ｌ（ＡＢＩＣ）。７９７１是一颗高集成度、功火系统。能强大的高级丛站芯片，非常适于机动车辆１Ｅ动装置，它集成了所有必需的功能方便读写ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ。３系统总体方案７９７ｌ采用单元ＡＭ／ＰＭ调制／解调技术，和简单的包络探测相比加大了系统的操作范围。系统框图如图２所示，主要分为２个大的部分：天线失败检测特性使７９７ｌ具有系统诊断功能。钥匙控制模块¨１和钥匙模块。其中，虚线部分足防通过微控制器的串行接口，可以控制７９７ｌ和盗系统，虚线外是和防盗系统连接的其他电子系Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ之间的通讯。采用ＣＭＯＳ技术，此芯统，防盗系统通过ＣＡＮ总线阿叫川和它们相连。片具有低功耗操作模式，并提供空闲和掉电模式。能够满足防盗系统的节能要求。下面介绍钥匙控制模块读写单元天线参数设置。根据７９７ｌ规格书，此芯片要求品质因数的范罔是（）：５一１５：电感值在Ｌ＝３５０～１２００／ｔＨ之问；天懒亨线最大电流值为／…。：２００ｍＡ；输出电压是匕。：６．３Ｖ；Ｒ。输入端最大电压值为７Ｖ。由于本文是针对红旗车做的防盗系统，出于方便和成本方而ｂ的考虑，决定采用原红旗车系统的读写线幽罔１基Ｊ：ＲＦＩＤ的汽车防盗系统Ｔ作原理㈥（７００ｕＨ），它也能够满足７９７ｌ的电感值范围。罔３为７９７ｌＲＬＣ｝Ｍ亍谐振电路图，参数的计算如式（１）至式（６）所示：Ａ８ｌＣＶｐ．ｘ：７ｖＩＲｍｌ—，＝３３Ｉ‘｝Ｉ●ＯＧＮＤ—Ｌ罔３读写簟ＪＬ；屯路原理阿陶２基Ｊ二ＲＦＩＤ的，ｉ车防盗系统框Ｉ訇磁场绝对强度：ＩＢＩ＝Ｖ，口／２ｍ。万Ⅳ，．３（１）钥匙控制模块由处理器、高频（ＲＦ）接收衰减系数：万＝Ｒ／２￡（２）模块、低频防盗模块、ＣＡＮ接【＿Ｉ和显示报警接口组成。时问常数：ｆ＝１／万（３）钥匙模块由控制模块、高频发射模块和６ＩｌＪ质因数：Ｑ＝ｆｏ／Ｂ＝ｍｏＬ／Ｒ＝Ｊｒｆｏｒ（４）Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ绵成。其巾高频发射模块实现发射远袢谐振频率：五＝‰／２Ｉｒ＝ｌ／２，玎ｘ［ＬＣ（５）开闭锁的命令：Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ实现发动机防盗的功带宽：∥＝触一ｃｏ，＝Ｒ／Ｌ（６）能。其中，大线线蚓电感值为：Ｌ：Ⅳ：４系统硬件设计凡＝∥。，／Ｌ＝２：根据式（５）得ｏｆ０４ｐ００７出：巴＝１／厶（２石厶）２＝２．３ｎｆ；根据式（２）得出衰４．１钥匙控制模块读写单元减系数：万＝Ｒ√２Ｌ，．：２．２８Ｘ１０４；根据式（３）得出Ⅱ、Ｊ钥匙控制模块的溃写芯片采川的是菲利将公问常数：ｆ＝１／万＝４３．７５Ｘ１０。Ｓ；最后…式（４）得１１０第２９卷第４期增刊２００８年４月仪器仪表学报、，０１．２９Ｎｏ．４Ａｐｒ．２００８ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｍａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ出品质凶数５＜Ｑ＝Ｉｏ／Ｂ＝‰￡／Ｒ＝ｘｆｒ－－－１３＜１５（在范围内）；由式（６）计算出一；纾宽为５ｄＢ。４．２钥匙模块电路原理图钥匙模块芯片采用的是菲利普公司生产的７９４２。７９４２是一颗高集成度、功能强大的芯片，非常适于机动车辆遥控防盗装置，它只需要这一颗芯片就能够完成高频发射和Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ低频通信验证功能。它具有极好的灵敏度（远距离）和很短的鉴别时间，采用快速相互鉴别算法，使用随机数字、密钥和口令，另外７９４２还提供了出厂时已经同化了的３２位单位身份识别码。图４是钥匙模块的电路原理图。命令。由二Ｊ二遥控钥匙只有插入点火锁，ｆ：且旋转到起动位置才能进行点火验汪，』ｆ：且双方通信的距离特别短（１０ｃｍ以内），通信时间又短（３９ｍｓ内），这样就会有效防止了被其它接收机截获的可能行，大大提高了防盗性能。同时ｒｎ于是通过ＣＡＮ总线传送允许起动的命令，这样就能够防止窃贼绕过点火锁起动发动机，提高了系统的防盗性能。、‘Ｙｔ：始ｊ’ｆ’罔４钥匙模块电路原理图５系统软件设计系统的软件设计主要是些站芯片７９７１对Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的防盗验证凑写控制。图５给出了整个防盗流程。当把遥控钥匙插入点火锁里面并且转动到起动位置的时候，钥匙控制模块就会前先初始化７９７ｌ准备和Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ进行通信。紧接着７９７ｌ就会发射１２５ＫＨｚ的电磁波信号川于激励Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的ＬＣ电路，激活Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ。然后７９７ｌ就会发送验证的命令给Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，接着Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ就会把其ＩＤ值发给７９７ｌ，当７９７１确认ＩＤ止确后就会发送７９７１本身的ＰＡＳＳＷＯＲＤ给Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，否则通信就会中断，验证失败。如果ｌＤ正确后，Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ得到ＰＡＳＳＷＯＲＤ后，验证止确（否则通信欠败）后会把数据传送给７９７ｌ。如果在以上各个步骤没有出现任何验证失败问题和时问问题（３９ｍｓ内），钥匙控制模块就会解密Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ传送过来ｆ门Ｄａｔａ，然后才会通过ＣＡＮ总线发送验证正确、允许ｊｉｉ火的＋本系统在试验台架上完成相关的功能调试，并在试验台架上进行了测试。测试的功能是：发动机点火控制功能；前提条件是能够接收到正确的低频通信信息：测试的方法如图６所示，通过ＣＡＮｏｅ来监测和记录ＣＡＮ总线上的发动机点火信息。图５防盗系统Ｔ作流程罔６试验结果念◆禽图６测试方窠图从表１可以看出来，本次测试总共做了４组不同的实验，每种实验做１０００次，实验结果全部得到期望的结果。表１汽车防盗系统测试结果ＴａｂｌｅｌＶｅｈｉｃｌｅｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒｓｙｓｔｅｍｔｅｓｔ参考文献ⅢＤｉｎｇＣｈｕａｎｙｉｎ，Ｓｈａｈｃｈｅｎｇｇａｎ．Ｔｈｅａｕｔｏ－ｇｕａｒｄｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＲＦＩＤＩＪ］．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎＣｕｓｔｏｍｅｒ．ｒｅｓｕｌｔｓ２００６（２），０２－００５３—０２．测试功能前提条件测试方法发动机点火控制功能闭网ＴｈｏｍａｓＯｅｘｌｅ．ＷａｌｔｅｒＵｌｋｃ．ＲｅｍｏｔｅＥｎｔｒｙＣｏｎｔｒｏｌａｎｄ接收至ｔＪｉｌ－．确的低频信息ＩｍｍｏｂｉｌｉｚｅｒＳｙｓｔｅｍＳｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳＡＥ２０００－０１・１３１０．删托心线上发尝火信息是否为允许Ｄ．Ｈａｈｎｅｌ，Ｗ．Ｂｕｒｇａｒｄ，ｅｔａ１．ＭａｐｐｉｎｇｗｉｔｈＲＦＩＤａｎｄＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｔｈｅ２００４ＩＥＥＥＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｄ］．Ｐｒｏｃ．ｏｆＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｉＮｅｗＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｏｒｌｅａｎｓ：２００４，ｌＯｌ５—１０２０．ｐｒｉｖａｃｙⅢＷＥＩＳＳ，ＳＡＲＭＡＳ，ＲＩＹＥＳＴＲ．ＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄａｓｐｅｃｔｓｏｆＩｏｗ２ｃｏｓｔｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ【Ｊ】．Ｌｅｃｔｕｒｅ２８０２：２０１２２１２．ＮｏｔｅｓｉｎＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２００３，阿ＪＵＥＬＳｌｏｗｃｏｓｔＡ．ＭｉｎｉｍａｌｉｓｔｃｒｙｐｔｏｇｍｐｈｙｆｏｒＲＦＩＤｔａｇｓｆｏｒＲＦＩＤｔａｇｓ［Ｍ】．Ｏｘｆｏｒｄ，ＵＫ：Ｅｉｓｅｖｅｒ，２００４．Ｈｅｆｅｍａｎ．ＥｘｐａｎｄｉｎｇＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇ．嘲ＧａｂｒｉｅｌＬｅｅｎ，ＤｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ７结论本文提出了一种基于射频识别汽车防盗系统，同时外加低频（ＬＦ）唤醒通道与ＣＡＮ通信接Ｕ的体系结构。该系统能够对汽车的点火系统进行实时控制，当点火验证出现＿片常时，立即报警，同时切断油路，进入防盗模式。ＬＦ唤醒通道有效的解决了遥控钥匙模块的高频发送操作次数降到最低，有效地节约了电池电量，延长了钥匙模块的使用寿命。在防盗系统中加入ＣＡＮ总线接Ｕ，可使该系统能够与汽车内部其它电子控制系统共享数据与控制信息，极大地提高了系统的灵活性与安伞性。目前本系统已经在试验台架．卜完成制作和调试，准备在红旗ＣＡ７２００Ｅ３轿车上进行试装。网嘲忉ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］。ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＪ。Ｊａｎ．２００２．ＲｏｎａｌｄＧＬａｎｄｍａｎ，Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＳＡＥＬＯＰＥＺＦ．ＲＯＯＳｂｏａｒｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＡＮｎｅｔｗｏｒｋｓｆｏｒＴＯＲＴＯＳＡｓｐａｃｅｃｒａｆｔ２００４ｏｎ２０００－０１・２５８５．Ｐ．ＴｈｅＣＡＮｂｕｓｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［ｃ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｉｎｏｆＤＡＳＩＡＦｒａｎｃｅ，ｄａｔａｓｙｓｔｅｍｓａｅｒｏｓｐａｃｅ，Ｎｉｃｅ２００４：８３．８７．ＲｏｎａｌｄＧＬａｎｄｍａｎ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＳＡＥＹａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＡＮｎｅｔｗｏｒｋｓｆｏｒ２０００－０１－２５８５．ｍＮＡＶＥＴＮ，ＳＯＮＧｄｅａｄｌｉｎｅｆａｉｌｕｒｅｏｖｅｒＱ，ＳＩＭｏＮＯＴＦ．Ｗｏｒｓｔ－ｃａｓｇｉｎｒｅａｌ・ｔｉｍｅＪｏｕｍａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣＡＮＩＪ］．ｓｙｓｔｅｍｓＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，２０００，４６（７）：１２１６．１１２
