防止中继攻击的车辆控制系统的制作方法
【专利摘要】公开了一种用于机动车辆的被动进入系统，该被动进入系统被配置成通过分析由安装在车辆上的多个天线产生的磁矢量和角度来防止中继攻击。提供了包括控制单元的车辆以及扣，控制单元被配置成在扣处于低电力消耗模式的情况下播送用以提示扣上电的唤醒信号并且通过耦接至车辆的多个天线发射信号，扣被配置成识别唤醒信号并且响应于识别出唤醒信号而生成用于控制单元的响应信号。扣包括控制器，控制器被编程用以：接收从耦接至车辆的该多个天线中的每个天线发射的信号；从存储器中检索所存储的恒定值；并且计算定义了该多个天线中的每个天线的相对位置的磁完整性。控制器在磁完整性被发现的情况下允许对车辆的访问，而在磁完整性未被发现的情况下拒绝对车辆的访问。
【专利说明】防止中继攻击的车辆控制系统
[0001] 对相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年12月3日提交的美国临时专利申请号61/911，225以及2014年1 月4日提交的美国临时专利申请号61/975,447的权益，这两个申请通过引用整体并入本文。
【背景技术】
[0003] 传统上，已使用物理钥匙和锁系统实现了门访问和授权启动车辆如机动车。在这 些系统中，将正确的钥匙插入到门和点火锁中使得用户能够进和驾驶车。
[0004] 然而，近年来，传统的钥匙系统已倍增，并且在许多情况下被远程无钥匙进入 (RKE)装置所取代，在远程无钥匙进入(RKE)装置中，用户能够通过在远距离处按压便携式 通信装置如钥匙扣(key fob)或钥匙卡上的按钮来打开他们的机动车。在这些系统中，通常 继续由物理钥匙和锁系统来提供对驾驶的授权。然而，在一些情况下，物理按钮包括用以防 止钥匙复制的嵌入式防盗芯片。
[0005] 最近，复杂的嵌入式电子系统已普遍用于提供访问和启动功能以及提供宽测距功 能以提高驾驶员的安全性和方便性。这些系统包括被动进入被动启动(PEPS)系统。在PEPS 系统中，便携式通信装置如钥匙扣或卡中的远程接收器和发射器(或收发器）由用户携带。 便携式通信装置在被成功质询时向车辆内的模块发射射频(RF)信号以执行各种遥控车辆 功能如门锁定/解锁，使发动机能够启动或激活外部/内部照明。被动进入系统包括发射器 和接收器(或收发器），其设置于车辆内的电子控制模块中。收发器通常与一个或更多个装 置(例如门锁机构)通信，以确定用户何时发起对装置的驱动请求(例如提升门把手）。
[0006] 当检测到驱动请求时，则收发器播送被动进入询问信号。当扣(fob)从ECU接收到 询问信号时，便携式通信装置确定该询问信号是否有效。如果确定询问信号是有效信号，则 扣将包括加密识别码或滚动识别码的输出信号自动播送至电子控制模块。此后，电子模块 确定该输出信号的有效性，并且如果该输出信号被确定为有效，则生成用于使装置执行操 作(例如门锁定机构对门进行解锁)的信号。
[0007] 被动进入系统很容易受到安全威胁如中继攻击。当第一盗贼例如通过提升车门把 手来触发对询问信号的驱动时，发生中继攻击。由于预期到扣在正提升车门把手的用户的 附近，所以车辆中的被动进入系统播送该询问信号。第一盗贼携带中继装置，该中继装置用 于接收该询问信号并且将该询问信号重新发射至在具有授权扣的用户附近的第二盗贼，其 中授权扣能够播送的用于对车辆解锁的响应信号。所重新发射的信号通常是可以与低频 (LF)信号完全不同的经由长距离被发射的超高频信号。同样携带中继装置的第二盗贼接收 来自第一盗贼的UHF信号。对该信号进行解码，并且将该信号作为低频信号重新发射至携带 着授权扣的用户。扣接收来自第二盗贼的所重新发射的信号并且相应地响应所接收的询问 信号。第二盗贼接收其中具有有效编码信息的响应信号，并且将该信号重新发射至第一盗 贼。第一盗贼接收被验证的响应信号并且将该响应信号发射至车辆。车辆接收该响应信号、 对该信号进行验证、并且对车门进行解锁。还可以提示PEPS系统允许盗贼启动车辆。本公开 内容提供了一种用于防止上述类型的中继攻击的方法。
【发明内容】
[0008] 本公开内容提供了一种用于机动车辆的被动进入系统，该被动进入系统被配置成 通过分析由安装在车辆上的多个天线产生的磁矢量和角度来防止中继攻击。在一方面，本 公开内容提供了包括控制单元的车辆以及扣，控制单元被配置成在扣处于低电力消耗模式 的情况下播送用以提示扣上电的唤醒信号并且通过耦接至车辆的多个天线发射信号，扣被 配置成识别唤醒信号并且响应于识别出唤醒信号而生成用于控制单元的响应信号。扣包括 控制器，控制器被编程用以：接收从耦接至车辆的该多个天线中的每个天线发射的信号;从 存储器中检索所存储的恒定值;并且计算定义了该多个天线中的每个天线的相对位置的磁 完整性。控制器在磁完整性被发现的情况下允许对车辆的访问，而在磁完整性未被发现的 情况下拒绝对车辆的访问。
[0009] 在另一方面，本公开内容提供了一种用于机动车辆的被动进入系统。该车辆包括： 控制单元，其被配置成在扣处于低电力消耗模式的情况下播送用以提示扣上电的唤醒信号 并且向耦接至车辆的多个天线施加驱动电流并且通过多个天线发射信号；以及扣，其被配 置成识别该唤醒信号并且响应于识别出唤醒信号而生成用于控制单元的响应信号。扣包括 扣控制器，该扣控制器被编程用以：接收从耦接至车辆的多个天线中的每个天线发射的信 号;计算由该多个天线中的至少两个天线发射的信号之间的第一角度;接收来自控制单元 的、描述了施加于天线的驱动电流的改变的加密信号；并且计算由该多个天线中的至少两 个天线发射的信号之间的第二角度。控制器将第一角度与第二角度相比较，并且在第一角 度基本上等于第二角度的情况下拒绝对车辆功能的访问。
【附图说明】
[0010] 图1是具有被动启动和进入系统(PEPS)的机动车辆的框图，该PEPS被配置成与个 人通信装置或令牌通信。
[0011] 图2是示出中继攻击的车辆简化图。
[0012] 图3a是示出两个天线系统和相应磁场的图，所述两个天线系统包括与钥匙扣通信 的对应于车辆12的天线。
[0013] 图3b是示出三个天线系统的等距视图和由系统中的天线生成的磁场的图。
[0014] 图4示出了施加于天线的驱动电流，其中可以改变驱动电流以将车辆与由盗贼操 作的中继器进行区分。
[0015] 图5示出了施加于天线的驱动电流的另一实施方式，其中可以改变驱动电流以将 车辆与由盗贼操作的中继器进行区分。
[0016] 图6是车辆和对应的扣的俯视图，示出了车辆上的天线以及与扣对应的矢量。
[0017] 图7是车辆和对应的扣的替选俯视图，示出了车辆上的天线以及与扣对应的矢量。
[0018] 图8是车辆和对应的扣的另一俯视图，示出了车辆上的天线以及与扣对应的矢量。
[0019] 图9是车辆和对应的扣的另一俯视图，示出了车辆上的天线以及与扣对应的矢量。
[0020] 图10是示出用于防止RSA的处理步骤中的一组处理步骤的框图。
[0021]图11是示出用于防止RSA的处理步骤中的替选组处理步骤的框图。
[0022]图12是车辆和对应的扣的另一俯视图，示出了车辆上的天线以及与扣对应的矢 量。
[0023]图13是示出用于防止RSA的处理步骤中的替选组处理步骤的框图。
【具体实施方式】
[0024] 现在参照图1，示出了具有被动启动和进入系统(PEPS)的机动车辆12,该被动启动 和进入系统被配置成与个人通信装置或令牌14例如扣、卡装置等通信。机动车辆12包括内 部控制系统，该内部控制系统包括与低频发射器18电耦接的微控制器16以及高频接收器20 例如射频接收器。当然，其他配置和布置同样可行。例如，微控制器16可以与高频发射器(未 示出）和/或低频接收器(未示出）电耦接。应当理解，本文中的术语被动进入系统包括该防 盗系统可适用于的被动发动机启动系统。
[0025]如本文所用，短语"低频"通常是指在3KHz至300KHZ范围内的频率。短语"高频"或 "超高频"（UHF)通常是指在300MHZ至3GHz范围内的频率。然而，其他范围同样可行。最典型 地在125kHz处发射低频信号，而最典型地在300MHz范围内发射高频信号。
[0026]在图1所示的实施方式中，天线22、24和25与低频发射器18电耦接。天线26与射频 接收器20耦接。微控制器16已知天线22、24、25在车辆12内的位置。如下面所讨论的，可以由 微控制器16和扣14使用该位置信息来确定扣14相对于天线22、24、25的位置。例如，可以将 天线22、24、25分别定位在车辆12的车顶上或附近以及驾驶员侧门和乘客侧车门上或附近。 在其他实施方式中，除此之外，还可以在整个车辆上安置另外的天线（以及另外的接收器 和/或发射器)以监视车辆12的另外的区域如后备箱。
[0027]图1的微控制器16可以与发动机系统28和门系统30耦接。微控制器16可以控制/监 视系统28、30的操作。例如，微控制器16可以响应于接收到合适的远程无钥匙进入命令来对 门系统30进行锁定和解锁。在其他实施方式中，微控制器16还可以耦接至由PEPS模块控制/ 监视以控制照明系统或气候控制系统的任何合适的车辆系统。
[0028]在图1的实施方式中，扣14包括微控制器32和高频发射器36例如射频发射器，其中 微控制器32与低频接收器34电耦接。在其他实施方式中，微控制器32可以与高频接收器和/ 或低频发射器电耦接。其他配置和布置同样可行。能量存储单元37例如电池、电容器等向微 控制器32、低频接收器34和高频发射器36供电。
[0029]低频接收器34电耦接至三维线圈天线38。射频发射器36电耦接至天线40。在其他 实施方式中，扣14可以包括与远程无钥匙进入功能如门锁定/解锁和紧急报警以及其他功 能相关的按钮和/或显示器(未显示）。
[0030]在图1的实施方式中，扣14的低频接收器34接收来自车辆12的经由低频发射器18 播送的唤醒信号。唤醒信号提示微控制器34从低电力消耗模式上电，预备进一步通信并且 预先执行进一步的代码。
[0031]当门系统30的门把手开关(未示出）生成触发脉冲时，可以开始示例性被动进入序 列。将此触发脉冲提供给微控制器16。响应于触发脉冲，微控制器16生成触发生成函数。激 活低频发射器18以生成如上所述的与触发器生成函数相关联的低频唤醒信号。经由天线 22、24、25来播送低频唤醒信号。由天线22、24、25分别播送的低频唤醒信号可以包括用于指 示进行播送的天线的信息。
[0032] 如上文所讨论的，低频唤醒信号可以便于确定扣14相对于天线22、24、25的位置。 在一些实施方式中，低频接收器34包括适当的电路(未示出），用于测量所接收到的每个低 频唤醒信号的信号强度指示(RSSI)。微控制器32包括被发射至控制器16的响应中的RSSI信 息。控制器16基于RSSI信息来确定天线22、24、25中的哪一个最接近扣14。扣14相对于天线 22、24、25的定位可以确保:扣14的用户位于其中请求了被动功能的区域中。例如，扣14相对 于天线22、24、25的定位可以确保：当门把手开关(未示出）被驱动时，扣14的用户位于门系 统30的外部。同样，扣14相对于天线22、24的定位可以显示扣14位于车辆12的车厢内。
[0033] 在某些实施方式中，微控制器16生成在数学转换中要用作种子数的随机数，该随 机数还被微控制器32已知作为任何合适的质询/响应验证序列的一部分。质询信号包括指 示随机数的信息，可以从车辆12播送该质询信号。扣14接收质询信号。微控制器32对随机数 应用数学转换。在发射至车辆12的响应中包括所转换的随机数以及上文所讨论的RSSI信息 和扣标识符。然后，微控制器16可以检查扣标识符和所转换的随机数以验证扣14。
[0034] 如上文所讨论的，控制器32可以允许例如用户对车辆12进行解锁和/或启动车辆 12。在一些实施方式中，门（未示出）上的触摸传感器或按钮触发控制器32以开始上述询问 处理。在其他实施方式中，扣14的用户无需按压/触摸扣14来例如对车辆12进行解锁和/或 启动车辆12。相反，用户只需接近车辆12。在这样的实施方式中，控制器32可以如上文所讨 论的那样定期地发射无线信号例如轮询信号以检查在车辆12的附近范围内是否有任何扣。 示例性消息速率可以近似为每秒一次，以便触发正接近车辆12的用户的扣。如上文所讨论 的，在通信范围内的任何扣可以响应轮询信号。此后，控制器32可以在用户例如拉动门把手 (未示出）之前发起并完成上述询问处理。
[0035] 再次回到图1，扣14可以如上面所介绍的那样识别由控制器32播送的轮询信号。例 如，扣14可以存储一个或更多个标识符，其中，将一个或更多个标识符与嵌入在所接收的轮 询信号中的对应标识符相比较。如果嵌入在轮询信号中的标识符与所存储的标识符中的一 个标识符相匹配，则扣14可以识别该轮询信号。
[0036]在一些实施方式中，扣14可以存储全局标识符和局部标识符。全局标识符可以为 由这样的扣的制造商生产的一些或全部扣所共有，并且可以用于例如测试由制造商生产的 一批扣。然而，其他用途同样可行。局部标识符可以特定于某一车辆并且可以例如经由轮询 信号被播送。这样，用于不同车辆的扣可以具有相同的全局标识符和不同的局部标识符。
[0037] 在图1所示的扣14可以将局部识别符存储在与低频接收器34相关联的存储器(未 示出"接收器存储器"）以及与微控制器32相关联的存储器(未示出"微控制器存储器"） 中。扣14可以将全局标识符存储在微控制器存储器中。在示例性识别处理期间，扣14可以将 嵌入在所接收的轮询信号中的标识符与存储在接收器存储器中的局部标识符的副本以及 存储在微控制器存储器中的全局标识符的副本相比较。如果所接收的标识符与上述所存储 的标识符相匹配，则扣14可以识别轮询信号并且上电，预备进一步的通信例如响应信号的 发射、数据处理等。如果所接收的标识符与所存储的标识符不匹配，则扣14不识别轮询信 号。对于本领域技术人员明显的是，如果扣14识别轮询信号，则会消耗电池37的较多电量， 这是因为扣14在识别轮询信号的情况下上电的缘故。
[0038] 现在参照图2,在中继攻击事件中，第一盗贼42通过执行发起事件如提升门把手来 驱动被动进入系统，如上所述。第一盗贼42携带第一装置如第一中继装置(未示出），用于接 收由控制器32经由低频天线22、24和25播送的低频信号。如上所述，典型地在125KHz处播送 低频信号。第一装置对所接收的询问信号46进行解调，并且尝试将询问信号46再现为超高 频信号（例如800KHz)。将询问信号46作为高频或超高频信号发射至由第二盗贼44携带的第 二中继装置。第二盗贼位于非常接近携带授权扣14的用户。由第一盗贼42发射的信号作为 超高频信号被发射，使得通信信号具有用于经过长距离将所再现的信号传送至第二盗贼44 的足够信号强度（即，该信号强度大于可通过低频信号实现的信号强度）。作为结果，携带扣 14的用户不必非常接近于车辆12;更确切地，用户可以与车辆12相距一定距离使得携带认 证扣14的用户无法观察到第一盗贼在车辆12处的动作。
[0039]由第二盗贼44携带的第二中继装置接收并解调UHF信号，试图再现原始的询问信 号46。响应于对UHF信号进行解调，由第二盗贼44携带的第二中继装置对所接收的信号的数 据进行调制，并且将所述数据作为再生的低频信号发射至扣14,试图复制由控制器32播送 的原始低频信号。来自第二盗贼44的再现低频信号由附近的扣14接收。如果接收到的低频 信号的数据与存储在扣14上的认证数据相匹配，则扣14发射响应信号。由第二盗贼44携带 的第二中继装置接收由扣 14发射的响应信号。对响应信号进行解调，并且将响应信号作为 再现的响应信号重新发射至第一盗贼42。由第一盗贼42携带的中继装置接收该信号，并且 将再现的响应信号播送至车辆12的控制器32，以便实现对车辆12的访问。
[0040]在由第二盗贼44播送至扣14的低频通信信号与存储在扣14的存储器中的认证数 据不匹配的情况下，扣14保持不响应，且中继攻击被阻挠。
[00411 现在参照图3a，示出了包括例如与车辆12对应的天线22(0)和天线24(0 '）的双天 线系统，并且示出了钥匙扣14(P)以说明在系统中生成的磁场。以下等式被用来定义系统中 的磁场、距离、角度：
[0042] 坐标系：
[0043] 1 ?具有原点〇的XYZ
[0044] 2.具有原点0'的X'Y'Z'
[0045] 3.具有原点P的UVW
[0046] 线圈天线0在P w.r.t.UVWP框架处生成H(Hu，Hv，Hw)
[0047] 线圈天线0'在P w.r.t.UVWP框架处生成H'（H'u，H'v，H'w)
[0048]来自天线0和天线0 '的H场是线性相关的。
[0049] 1?=从〇到〇'的距离
[0050] 在天线〇的点p处，付=^77￥7^^7 [0051 ]在天线0' 的点P处，/:/> = 士/\,2+/八..;+//'/:
[0052]对于空间中的任何两个矢量：
[0053] H
[0057]两个天线之间的角度可以被扣用来确定中继攻击是否已发生。
[0058] 现在参照图3b，示出了包括与车辆12对应的天线和25(A2)的三个天 线系统和对应的钥匙扣14的等距视图，以说明由系统中的天线生成的磁场。如下所述，可以 使用恒定数据(m0，ml，m2，R0，Rl，R2，k，1，n)、扣与天线之间的相对距离、以及与扣相对于天 线系统的位置对应的角度数据来计算在天线之间的通信的磁场完整性，并且因此确定是否 从授权的扣14或从另一个发射器发射了信号。以下等式定义了天线和扣之间的磁场强度矢 量、距离和角度，如图3所示：
[0059] 线圈天线A0生成;
[0060] 线圈天线A1生成吞1
[0061] 线圈天线A2生成;
[0062] R0 =从A1到A2的距离
[0063] R1=从A〇到A2的距离
[0064] R2 =从A0到A1的距离
[0065] r〇 =从F到A0的距离
[0066] r]_=从F到A1的距离
[0067] r2 =从F到A2的距离
[0068] 9〇= 1*0与天线A0之间的角度
[0069] (pl= T〇与天线A1之间的角度
[0070] <p2= r〇与天线A2之间的角度
[0071] 在 AFA0A2中，令ZFA0A2 = a0，ZFA2A0 = al
[0072] 在 AFA1A2中，令ZFA2Al=a2，ZF AlA2 = a3
[0073] 在 AFA0A1 中，令ZFAlA0 = a4，ZFA0Al=a5
[0074] 在 AA0A1A2中，令ZA1A0 A2=A，ZA0 A2A1=B,令ZA0A1A2 = C
[0087] 111〇、1111、1112是驱动电流，1?0、1?1、1?2是天线之间的距离，而1^、1、11是在预设坐标系中天 线之间的角度。
[0088]利用以上恒量和等式，可以将来自线圈天线22、24和25的磁矢量计算为： 、M和M。可以将此数据与由扣14中的三维线圈天线38收集的数据进行组合以计算 相对于天线的取向（侧倾、俯仰、横摆）。如果恒量(m0、ml、m2、R0、R1、R2、k、1、n)中的任一个 缺少或不正确，则不能正确地求解用于确定;^5、M和77=的等式。在这些条件下，磁场与 存储在所述装置的存储器中的预设条件不匹配，并且不存在磁完整性。因此，磁完整性计算 可以用于评估是否已发生天线与对应于车辆12的扣14之间的通信或者是否已发生中继站 攻击(RSA)。
[0089]现在参照图4和图5，在本发明的另一方面，可以改变被施加于天线22、24,和25的 驱动电流以将车辆12与由盗贼操作的中继器完全区分。示出了可以分别用作天线22、24和 25的两个天线配置64和66。首先参照图4，天线64包括第一电容率yl的中央部分54、左线性 元件50和右线性元件52,其中，中心部分54通过连接第二介电常数y2的部分56和58来将左 线性元件50与右线性元件52分隔开。端部部分60和62由具有电容率y2的材料构成。现在参 照图5，天线66在构造上是类似的。这里，右元件50和左元件52相对于彼此成一定角度，这里 示为大约90度的角度。其他角度同样可行。
[0090] 现在参照图1、图4、图5、图6和图10,示出了与钥匙扣14(图1和图6)对应的车辆12 以及用于防止RSA的处理70的第一实施方式。当发起对车辆装置的驱动请求(例如提升门把 手)时，启动该处理70。在收到请求之后，在步骤72中，车辆12中的天线22向扣14中的天线38 发射信号以唤醒钥匙扣14,如上所述。在步骤74中，钥匙扣14中的控制器32计算与由天线22 和24产生的磁场强度矢量对应的由钥匙扣14中的三维线圈产生的矢量VjPV 2之间的角度 说。控制器32可以将该角度与所存储的数据相比较来确定天线是否处于预期位置。
[0091] 在另外的安全步骤中，在步骤78中，车辆12可以向扣14发射加密信号，从而确定天 线元件50和52中的驱动电流的改变(L1/L2)。在步骤80中，天线22上的驱动电流的改变引起 天线22处的磁场的改变，这引起了扣14处的矢量乂:'的相应改变。在步骤82中，钥匙扣14中 的控制器32计算矢量￥1'与V2之间的夹角说'。然后，控制器32将角度说与角度说'相比较。如 果说=说'，则来自向钥匙扣14发射信号的发射源的驱动电流不改变，并且可能发生RSA。在 这些情况下，可以使门锁、点火器以及其他特征不动或保持在锁定位置，从而防止对车辆的 访问（步骤86)。可替代地，如果说辛说'，则请求是来自被授权访问车辆的钥匙扣14,并且访 问被允许。还可以计算说'的预期值的另外的数学验证以保证对访问车辆中的功能的授权。 [0092] 现在参照图7和图11，示出了车辆12、钥匙扣14和用于评估RSA是否已发生的对应 处理90的替选实施方式。这里，处理90依赖于以上参照图3所讨论的磁完整性计算。在步骤 92中，如上所述，唤醒扣14。在步骤94中，扣14中的控制器32执行基于扣14、以及由车辆12上 的天线22、24和25产生的磁场强度矢量H所描述的磁完整性计算。在步骤96中，控制器32确 定是否可以如所述的那样求解磁矢量等式。如果磁场完整性存在(步骤96)，则控制器32可 以允许对车辆功能的访问。现在参照图8,作为另外的安全步骤，还可以如以上参照图10所 述的那样调节天线22中的驱动电流，从而生成矢量％'以用于如上所述的那样相比较。可以 仅当验证了两个磁完整性并且验证了角度调整时允许对车辆功能的访问。另外，如果在步 骤96中未发现磁场完整性，则RSA可能已发生，并且可以使门和其他功能不动或锁定(步骤 100)。
[0093]现在参照图9,示出了车辆12的替选实施方式。这里，天线25被定位成与后车门相 邻。如上所述，基于天线22、24、25的位置来进行扣14处的计算。可以单独使用这些计算来确 定系统中的天线之间的关系的磁完整性，或者可以将这些计算与如上所述的天线中的驱动 电流调节相结合。
[0094]现在参照图12,示出了车辆12的另一替选实施方式。这里，使用了如下两个天线： 定位于车辆中或上的中央位置如中央控制台的天线22、以及与驾驶员侧门相邻地定位的另 一天线24。现在参照图13,示出了用于确定是否要允许对图12的车辆的访问的一系列步骤。 最初，在步骤110中，由天线22或天线24中的一者唤醒扣14。在步骤112中，扣14中的控制器 32评估由初始矢量￥ 1和％代表的从天线22和24发射的信号的场强，并且计算矢量之间的初 始角度说。作为在车辆12与扣14之间的通信的唤醒序列的一部分，随机数R0/R1被加密并发 射至扣14,其包括所存储的用以对数据进行解密的密钥(步骤114)。向天线22和24同时地施 加驱动电流R0,产生第一合成矢量V 3。（步骤116)。然后，控制器32计算矢量￥1与乂3之间的第 一验证角度（步骤118)。接着，向天线22和24同时地施加第二驱动电流R1(Im/I A2)，产生 合成矢量V3'。然后，控制器32计算矢量化与^'之间的第二验证角度说。（步骤118)
[0095]为了确定RSA是否已发生，控制器32然后执行以下计算之一：
[0096] (cos0q-cos0i)/(cos0q-cos02) =k*R0/Rl
[0097] 或者
[0099]其中k是可存储在扣14或车辆12的存储器中的恒量。（步骤124)。如果该等式满足， 则访问车辆的请求被确定为有效，并且对执行诸如打开门或启动点火器的功能的访问被允 许。如果该等式不满足(步骤126)，则中继站攻击已发生，并且使车辆不动。因此，防止了对 门和点火器的访问。
[0100] 尽管该系统被描述为由扣14中控制器32进行计算，但是还可以由车辆12中的控制 器16进行计算。可以将恒量R0/R1和k存储在车辆12或扣14的存储器中。还可以将该验证与 上述其他验证程序一起使用。
[0101] 尽管以上描述了具体的实施方式，但是对于本领域技术人员将明显的是，可以在 本公开内容的范围内做出许多变化。例如，可以由扣14中的控制器32、车辆12中的控制器 16、或控制器32和控制器16二者进行磁完整性的计算。可以改变与车辆12和扣14相关联的 天线的数目，并且可以相应地调整磁完整性等式。在一些实施方式中，在磁完整性计算之 前，可以如以上参照处理90所讨论的那样执行对天线中的驱动电流进行调节的步骤。虽然 以上描述了具体的实施方式，但是明显的是，可以以各种顺序实现包括测量两个或三个不 同天线之间的角度、确定钥匙扣相对于天线的位置、以及调节天线中的电流的如上所述的 各种算法以提供不同级别的使不发生中继攻击的保证。此外，可以间歇地改变由车辆和钥 匙扣系统使用的中继攻击回避的方法，以进一步阻挠要窃取车辆的企图。尽管在本文中如 上所述将扣描述为钥匙扣，但是在本申请中还可以使用各种类型的电子设备，这包括处理 器和射频通信装置。例如，可以将参照钥匙扣所描述的功能设置在个人通信装置如蜂窝式 电话、智能电话、平板电脑、笔记本电脑以及其他类型的装置上。
[0102] 因此，应当理解，以上描述的方法和设备仅是示例性的，并不限制本发明的范围， 并且可以由本领域技术人员在本发明的范围内进行各种修改。为了告知本发明的范围的公 开，作出了下面的权利要求书。
【主权项】
1. 一种用于机动车辆的被动进入系统，包括： 控制单元，所述控制单元被配置成在扣处于低电力消耗模式的情况下播送用以提示所 述扣上电的唤醒信号、并且通过耦接至所述车辆的多个天线发射信号；以及 扣，所述扣被配置成识别所述唤醒信号、并且响应于识别出所述唤醒信号而生成用于 所述控制单元的响应信号，所述扣包括扣控制器，所述扣控制器被编程用以： 接收从耦接至所述车辆的所述多个天线中的每个天线发射的信号； 从存储器中检索恒定值； 计算定义了所述多个天线中的每个天线的相对位置的磁完整性;并且 当磁完整性被发现时，选择性地允许对所述车辆的访问。2. 根据权利要求1所述的被动进入系统，其中，所述扣控制器被编程用以计算与对应于 所述多个天线中的至少两个天线的信号对应的矢量之间的角度。3. 根据权利要求2所述的被动进入系统，其中，所述控制单元被进一步编程用以改变所 述多个天线中的至少一个天线上的驱动电流，并且所述扣控制器被编程用以计算与对应于 所述多个天线中的至少两个天线的信号对应的矢量之间的第二角度。4. 根据权利要求3所述的被动进入系统，其中，所述扣控制器被进一步编程用以将所述 角度与所述第二角度相比较。5. 根据权利要求4所述的被动进入系统，其中，当所述角度等于所述第二角度时，所述 控制单元使车辆锁和车辆点火器中的至少一个不动。6. 根据权利要求4所述的被动进入系统，其中，当所述角度等于所述第二角度时，所述 控制单元使得能够进行对车辆锁和车辆点火器中的至少一个的访问。7. -种用于机动车辆的被动进入系统，包括： 控制单元，所述控制单元被配置成在扣处于低电力消耗模式的情况下播送用以提示所 述扣上电的唤醒信号、并且向耦接至所述车辆的多个天线施加驱动电流并且通过所述多个 天线发射信号；以及 扣，所述扣被配置成识别所述唤醒信号、并且响应于识别出所述唤醒信号而生成用于 所述控制单元的响应信号，所述扣包括扣控制器，所述扣控制器被编程用以： 接收从耦接至所述车辆的所述多个天线中的每个天线发射的信号； 计算由所述多个天线中的至少两个天线发射的所述信号之间的第一角度； 接收来自所述控制单元的、描述了施加于所述天线的驱动电流的改变的加密信号； 计算由所述多个天线中的至少两个天线发射的所述信号之间的第二角度； 将所述第一角度与所述第二角度相比较;并且 在所述第一角度基本上等于所述第二角度的情况下，拒绝对车辆功能的访问。8. -种用于机动车辆的被动进入系统，包括： 控制单元，所述控制单元被配置成在扣处于低电力消耗模式的情况下播送用以提示所 述扣上电的唤醒信号、并且通过耦接至所述车辆的第一天线和第二天线发射信号；以及 扣，所述扣被配置成识别所述唤醒信号、并且响应于识别出所述唤醒信号而生成用于 所述控制单元的响应信号，所述扣包括扣控制器，所述扣控制器被编程用以： 接收从耦接至所述车辆的所述第一天线和所述第二天线中的每一个发射的信号； 从存储器中检索所存储的恒定验证值，所述恒定验证值定义了施加于所述第一天线和 所述第二天线的用于扣验证的驱动电流的比率;并且 计算代表所述第一天线的输出的矢量与代表所述第二天线的输出的矢量之间的初始 角度； 利用从存储器中检索到的相对于所述第一天线的驱动电流的预定义驱动电流比率来 同时地驱动所述第二天线； 基于在所述预定义驱动电流被施加之后所述天线的输出来计算合成矢量； 利用从存储器中检索到的相对于所述第一天线的驱动电流的第二预定义驱动电流比 率来同时地驱动所述第二天线； 基于在所述预定义驱动电流被施加之后所述天线的输出来计算第二合成矢量； 计算代表所述第一天线的输出的矢量与所述第一合成矢量的输出之间的第一验证角 度以及代表所述第一天线的输出的矢量与所述第二合成矢量之间的第二验证角度； 按照所述初始角度的余弦与所述第一验证角度的余弦之差以及所述初始角度的余弦 与所述第二验证角度的余弦之差来计算验证比率； 将验证比率与所存储的预定义恒量相比较;并且 在所计算出的比率基本上等于验证比率的情况下，允许对所述车辆的访问。9. 一种被动进入系统，包括： 控制单元，所述控制单元被配置成在扣处于低电力消耗模式的情况下播送用以提示所 述扣上电的唤醒信号、并且通过耦接至所述车辆的多个天线发射信号；以及 扣，所述扣被配置成识别所述唤醒信号、并且响应于识别出所述唤醒信号而生成用于 所述控制单元的响应信号，所述扣包括扣控制器，所述扣控制器被编程用以： 接收从耦接至所述车辆的所述多个天线中的每个天线发射的信号； 计算由所述多个天线中的至少两个天线产生的矢量之间的角度； 计算对应于所述多个天线中的一个天线的矢量与因所述多个天线中的至少一个天线 上的驱动电流的改变而产生的合成矢量之间的第二角度； 计算对应于所述多个天线中的一个天线的矢量与因所述多个天线中的至少一个天线 上的驱动电流的第二改变而产生的合成矢量之间的第三角度； 计算定义了所述多个天线中的每个天线的相对位置的磁完整性;并且 当磁完整性被发现时，选择性地允许对所述车辆的访问。
【文档编号】B60R25/24GK105899413SQ201480065765
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月2日
【发明人】罗易, 约翰·南茨
【申请人】胡夫北美汽车零件制造股份有限公司, 霍弗·霍斯贝克及弗斯特两合公司