Электронные противоугонные системы автомобиля

Противоугонные системы являются стандартным оборудованием на большинстве новых автомобилей и могут уста­навливаться на выпущенные ранее. Промышленность производит много различных противоугонных систем, их цена, как правило, связана с предлагаемым уровнем защиты. Противоугонные систе­мы должны быть эффективными, надежными, иметь длительный срок службы, устойчивыми к внешним воздействиям, например к радиопомехам. Установка такой системы не должна ухудшать без­опасность автомобиля.

Противоугонные системы реализуют защиту автомобиля условно на трех уровнях:

1) по периметру. Система периметрической защиты использует микровыключатели для контроля за открывающимися панелями автомобиля (двери, капот, багажник). При попытке несанкционированного открытия панели включаются звуковой и световой сиг­налы. Иногда система дополняется датчиками, способными обна­руживать движения тела;

2) по объему. Система с помощью инфракрасных, ультразвуко­вых или микроволновых датчиков обнаруживает несанкционированное движение в салоне автомобиля. Ультразвуковые датчики используют эффект Доплера, когда любое движение в салоне из­меняет частоту сигнала ультразвукового излучателя (40 кГц), при­нимаемого приемником. Микроволновая радиосистема работает на том же принципе, но радиосигнал излучается на частоте 10 ГГц. Микроволновые датчики реже ложно реагируют на движение воз­ духа и часто устанавливаются в кабриолетах. Инфракрасные дат­чики представляют собой сборку «приемник-излучатель» и мон­тируются на потолке салона. Они создают невидимую инфракрасную завесу до пола салона. Приемник постоянно контролирует отраженный сигнал и при его изменении (кто-то появился в са­лоне) включается сигнал тревоги;

3) иммобилизация двигателя. Иммобилизация двигателя осу­ществляется специальным ЭБУ, запрещающим запуск двигателя при получении сигнала тревоги. Это может быть выполнено двумя способами: а) аппаратной иммобилизацией, при которой некоторые элек­трические цепи системы пуска двигателя разрываются специаль­ными реле или полупроводниковыми переключателями. Эффек­тивность аппаратных систем иммобилизации сильно зависит от скрытности размещения разрывающих реле и немаркированных проводов в жгуте. Скрытность нужна для того, чтобы нельзя было шунтировать создаваемые этими устройствами разрывы в цепи; б) программной иммобилизацией, когда по команде противо­ угонной системы ЭБУ двигателя запрещает его запуск, например делает недоступными калибровочные диаграммы подачи топлива и зажигания. После этого двигатель хотя и будет проворачиваться стартером, но не запустится. Такие системы очень эффективны, нужно только исключить возможность запуска двигателя путем замены ЭБУ двигателя на другой работоспособный блок. Состав противоугонных устройств, входящих в стандартную комплектацию, зависит от модели автомобиля. Во всех случаях автомобиль комплектуется средствами периметрической защиты, многие противоугонные системы имеют иммобилизатор и защиту по объему. Обычно противоугонная система включается и выключается ключом замка двери или с дистанционного пульта, управляющего также- и центральным замком. Припарковав автомобиль, водитель запирает двери и включает противоугонное устройство нажатием кнопки на дистанционном пульте управления (брелке). Светодиод­ный индикатор включения противоугонной системы начинает вспы­хивать: сначала часто, информируя водителя о включении системы, затем редко, отпугивая потенциальных угонщиков. При попытке несанкционированного проникновения в автомо­биль противоугонная система включает звуковой сигнал, периоди­ чески зажигает и гасит фары, иммобилизатор блокирует работу двигателя. Примерно через 30 с звуковые и световые сигналы пре­кращаются, чтобы не разрядить чрезмерно аккумулятор, но им­мобилизатор остается включенным до тех пор, пока владелец ав­томобиля не выключит его дверным ключом или с дистанционного пульта управления. Существуют спутниковые охранно-поисковые системы, состо­ящие из двух основных частей: мобильного устройства (бортовой модуль), скрытно установленного в автомобиле, и круглосуточно­ го диспетчерского центра. Диспетчерский центр обрабатывает ин­ формацию, полученную от бортового модуля с последующим отображением ее на электронной карте. Бортовой модуль представляет собой небольшой герметичный необслуживаемый блок, скрытно устанавливаемый на контролиру­емый автомобиль и подключаемый к его бортовой сети и GPS/GSM антеннам. Бортовой модуль потребляет очень мало электроэнергии, его можно эксплуатировать практически неогра­ ниченное время даже при выключенном двигателе. Бортовой мо­дуль получает сигналы от спутников, обрабатывает их и автомати­чески или по запросу передает в диспетчерский центр необходи­мую информацию, которая регистрируется в базе данных. Диспетчерский центр - это рабочее место диспетчера, осна­щенное персональным компьютером, специальным программным обеспечением и приемником сообщений от бортовых модулей. Диспетчерский центр позволяет обрабатывать сообщения от большого количества автомобилей, содержит базу данных маршрутов следования, позволяет определить местоположение автомо­биля на электронной географической карте. Разработана автосигнализация с обратной связью, когда сигнал тревоги передается прямо на брелок владельца автомобиля. Противоугонная система автомобиля с автозапуском обеспечи­вает запуск и прогрев двигателя в холодное время в автоматиче­ском режиме. Система дистанционного управления позволяет управлять противоугонным устройством и центральным замком с некоторого расстояния. Она состоит из портативного передатчика, носимого водителем, и приемника, подключенного к ЭБУ противоугонного устройства и центральному замку. Передатчик размещается в брелке или самом ключе. Для миниатюризации применяются многослойные печатные платы и бес­ корпусные микросхемы. Питание осуществляется от миниатюр­ных литиевых батареек (как для наручных часов). Передатчики изготовляются на базе специализированных микро­ схем, например HCS200, HCS201 (Microchip), или недорогих 8-раз­ рядных микроконтроллеров, например МС68НС05КЗ (Motorola). Второй вариант дороже, но он дает возможность применять одно и то же оборудование в передатчиках с различными функциона­льными возможностями для различных систем дистанционного управления, отличающихся криптографическими алгоритмами, интерфейсом и т.д. Противоугонная система включается и выключается передатчи­ ком при посылке соответствующего цифрового кода. Код передает­ся последовательно, при этом используется инфракрасное излуче­ние или радиосигнал в УКВ-диапазоне. Системы, применяющие инфракрасное излучение, имеют малый радиус действия, требуют точного наведения луча передатчика, но не создают электромагнит­ных помех. УКВ-системы обладают большим радиусом действия, но их сигнал может быть перехвачен и декодирован угонщиками с помощью соответствующей электронной аппаратуры. УКВ-излучатели могут быть источниками электромагнитных помех, поэтому их параметры регламентируются соответствующими законодатель­ными актами. Работают они в диапазоне дециметровых волн (200–450 МГц). Передача сигналов кодовой информации в автомобильных про­тивоугонных системах производится, как правило, в одном направлении из соображений удешевления оборудования. Брелки и электромеханические ключи приемников не имеют, хотя двунаправленные сигналы значительно усложнили бы взлом противо­угонных систем. Для повышения секретности линий связи многие противоугон­ные системы используют набор кодов, в результате при каждом нажатии кнопки передатчика (брелка) посылается свой код из набора. Программное обеспечение приемника синхронизирует его работу с передатчиком, т.е. приемник ожидает смену кода. Если приемник и передатчик вышли из синхронизации (например, когда водитель случайно нажал кнопку передатчика вдали от автомоби­ля), дистанционное управление работать не будет, но система ав­томатически синхронизируется при отпирании двери ключом. В современных противоугонных системах используется дина­мический код Keeloq, алгоритм которого был разработан в сере­ дине 1980-х годов южноафриканской фирмой Nanoteq. Технология динамических (плавающих) кодов делает бессмысленным и перехват кодов из эфира, и их подбор. Действительный код шифруется таким образом, что при каждой передаче излучает­ ся внешне совершенно другая кодовая посылка. В приемнике дей­ствительный код восстанавливается путем математической обра­ботки. В результате становится невозможным предсказать, какая следующая кодовая комбинация снимет сигнализацию с охраны. Простое повторение предыдущей посылки не приведет к выклю­чению сигнализации, так как использованные в прошлом посылки считаются недействительными. Предсказать же будущую посылку теоретически можно, только зная алгоритм шифрования кода, ко­торый держится фирмой-изготовителем в секрете, и достаточное количество выборок кода для анализа. Кодовые комбинации по­вторяются с очень большим интервалом.

На рисунке 2.3.1а и 2.3.1б схематично изображены алгоритмы работы пере­ датчика и приемника при использовании динамического кода Keeloq. При нажатии кнопки брелока (передатчика) его микросхема переходит из режима ожидания в рабочий режим. Запускается 16-разрядный синхронизирующий счетчик, генератор динамического кода вырабатывает по определенному алгоритму динамический код (28-32 бит) в зависимости от значения секретного ключа (стати­ческий код) и состояния синхронизирующего счетчика. Динамиче­ский код, заводской номер брелка и код нажатой клавиши образуют управляющее слово длиною 60-70 бит, которое передается приемни­ку по радиоканалу или иным способом. Если брелок зарегистрирован в данном приемнике, т.е. его идентификационный номер, секретный код, состояние синхронизирующего счетчика помещены в постоян­ное программируемое запоминающее устройство (EEPROM) прием­ника, принятая информация идентифицируется по номеру брелка и обрабатывается. Синхронизирующий счетчик приемника запускается и в генераторе приемника вырабатывается динамический код. Если динамические коды приемника и передатчика совпадают, произво­дится выполнение переданной команды.

Рисунок 2.3.1а – Алгоритм работы передатчика.

Рисунок 2.3.1б – Алгоримт работы приемника.

 

Заводской номер передатчика и секретный ключ - статические ко­ ды. Генератор динамического кода, тактируемый от 16-разрядного синхронизирующего счетчика, вырабатывает 65 535 различных зна­чений кода, меняющихся в каждой посылке, повторяющихся циклически. Если пользоваться брелком по 50 раз в день, повторение кода произойдет через 1310 суток. Системы дистанционного управления на основе динамического кода являются криптографическими. Защита автомобиля от вскры­тия зависит от кодовой длины секретного ключа, т.е. от числа его возможных состояний. В современных противоугонных системах часто применяются специализированные микросхемы фирмы Microchip, реализующие алгоритм генерации псевдослучайной последовательности (дина­мического кода) Keeloq с длиной ключа 64 бита. Код Keeloq представляет собой двоичную псевдослучайную по­следовательность с периодом 26 4 -1 бит. Для идентификации пере­ датчика используются блоки длиной 32 бита. Уникальный для каждого передатчика 64-битовый ключ – это начальное состояние сдвигающего регистра генератора псевдослучайной последо­вательности. Стандартный формат кода Keeloq имеет вид, представленный на рисунке 2.3.1в.

Рисунок 2.3.1в – Стандартный формат кода Keeloq.

При данном формате кода Keeloq открыто передаются: - 28 бит серийного номера передатчика, который должен быть уникальным для каждого выпускаемого производителем передат­чика. Этот номер является первичной информацией для распозна­вания передатчика в приемнике устройства дистанционного управления. Как правило, он используется при формировании ключа кодирования для данного передатчика. Кроме того, в более секретных устройствах управления такой номер может переда­ваться в закодированном виде (Envelope Code) для исключения возможности применения различных код-грабберов;

- 4 бита кода команды (номер кнопки);

- 2 бита состояния источника питания передатчика и признака повтора посылки. Собственно алгоритм Keeloq используется для кодирования следующих 32 бит данных: - 4 бита команды (номер кнопки);

- 12 бит значения дискриминанта – секретного слова, которое может задаваться для каждой группы устройств, выпускаемых производителем;

- 16 бит счетчика синхронизации передаваемых посылок, обес­печивающих правильную работу декодера на приемной стороне. На практике возможны случайные нажатия кнопок брелка, ведущие к рассинхронизации приемника и передатчика. В этом случае приемник начинает процедуру ресинхронизации, т.е. инкрементирует синхронизирующий счетчик и дешифрует сообщение с помощью соответствующих состояниям синхронизирующего счетчика и сек­ретного ключа последовательностей, пока дискриминационное слово не дешифруется правильно. Далее реализуется алгоритм синхрониза­ции приемника и передатчика.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: