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原文传递车辆RKE/PKE系统抗干扰、安全性及智能化研究

论文题名：	车辆RKE/PKE系统抗干扰、安全性及智能化研究
关键词：	汽车远程遥控钥匙系统;汽车无钥匙被动进入系统;抗干扰能力;安全性;双向通信
摘要：	汽车远程遥控钥匙系统(RKE)和汽车无钥匙被动进入系统(PKE)是目前汽车门禁系统中的两个核心系统。RKE系统省去了人们用手去摸钥匙，把钥匙插入锁孔，转动钥匙的一系列动作，当人们手拿物品时只要轻轻一按对应的按键即可完成对车辆的解锁/闭锁(解防/设防)控制，为用户提供了极大的便利；而PKE系统的出现则是进一步省去了按钥匙按键的操作，只需要人带着合法的PKE钥匙，当人接近车辆到一定范围时，系统自动识别钥匙，然后根据用户的操作(如摸门把手)等执行对应的解锁/闭锁(解防/设防)控制，其便利性进一步提高。RKE系统已经成为了目前主流车型的标准配置，而PKE系统作为高档车的选配功能为用户在购车时候提供了额外便利性的提升。　　RKE系统由于其单向传输的特性，其最大的两个缺陷就是抗干扰能力较弱，以及发射的射频信号比较容易被其他窃听设备捕捉，造成安全性能上面的隐患；而 PKE系统其功能上面相对单一，只是实现了解锁/闭锁的基本功能。目前在RKE/PKE系统中对抗干扰方面行之有效的措施较少，除了增加滤波、提升发射功率、增加发射端信号冗余量外，唯一可以在抗干扰上有突破的是采用跳频技术(Frequency Hopping)发送信号，但是相对于低廉的RKE/PKE系统采用这种方案无疑会增加成本负担；而在安全性能方面，普通的RKE/PKE系统一般较多采用Keeloq加密算法，这种安全算法采用80年代的DES非平衡Feistel结构，目前已被密码分析中的数学分析法和物理的边信道攻击方法所理论破解，因而在安全性能方面需要做改善以满足日益复杂的环境；同时由于汽车信息化的不断深入，在功能应用层面的发展上，人们更加希望在未进入车辆前能够了解车辆实时的状况，因而RKE/PKE系统的智能化发展也是一大趋势。　　针对 RKE/PKE系统的抗干扰性、安全性和智能化发展这三大方面：在抗干扰方面，本文提出了一种通过软件实现的简便可行的方案，无需额外增加硬件开销，从而实现RKE/PKE系统的抗干扰能力的提升，并通过理论计算和Matlab/Simulink进行仿真得到理想的结果。在安全性能方面，介绍了Keeloq算法的软硬件实现方法及其在RKE/PKE系统中的具体应用，并对目前针对RKE/PKE系统的攻击方法进行了全面阐述，比较了各种方法的系统资源消耗和时间消耗；最后对安全性能方面引入了SPN结构的AES算法的应用。在智能化方面，介绍了双向通信的RKE/PKE系统，比较了目前双向通信芯片以及功耗和距离这两个关键指标，并对这两个关键参数进行了理论分析计算，最后通过实车测试得到了遥控距离的改善结果。　　论文主要开展如下的工作：　　(A)抗干扰性能(1)阐述目前抗干扰的措施，并对之进行分析；(2)提出基于插入空白字符的改善抗干扰能力的方法，并对之进行理论分析；(3)使用Matlab/Simulink进行系统仿真，验证其可行性。　　(B)安全性能(1)阐述目前RKE/PKE系统的安全验证方法，其中主要介绍Keeloq算法的软件和硬件实现方法以及针对RKE/PKE系统的应用；(2)介绍目前RKE/PKE系统的攻击手段，传统攻击方式和密码分析攻击方式，并比较Keeloq的理论破译所需的系统资源和时间；(3)结合RKE/PKE系统引入使用AES算法后的应用。　　(C)智能化(1)针对智能化RKE/PKE系统提出了硬件设计的方案，其中提出了2个关键参数，即遥控距离和电池寿命的理论计算公式；(2)针对智能化RKE/PKE系统提出了软件设计的方案，针对帧格式和软件流程做了定义；(3)结合实际项目验证说明了距离的改善效果。
作者：	黄未栋
专业：	电子与通信工程
导师：	夏大卫
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文