一种带指纹验证的无钥匙启动系统和方法与流程

本发明涉及汽车电子领域，具体是一种带指纹验证的无钥匙启动系统和方法。

背景技术：

目前流行的汽车无钥匙系统主要有无钥匙进入及无钥匙启动两大功能。无钥匙进入是指在锁车状态下，驾驶员按动车门把手微动开关，系统在车门一定范围内检测到合法的汽车钥匙，车门就会自动解锁；车辆在解锁状态，相同操作就可实现自动锁车。无钥匙启动系统是指，车辆在解锁状态下，驾驶员踩下刹车或者离合器，按下一键启动按钮，系统在车内检测到合法的汽车钥匙，发动机就会立即启动。发动机启动后，若再次按下一键启动按钮，发动机就会立即熄火。

随着车辆技术的迅速发展，无钥匙系统在汽车上的应用越来越普及。带有无钥匙系统的辆车，车主无需掏出钥匙就可以完成解锁车门和启动发动机，极大的提高用车便利性。无钥匙系统给车主带来方便的同时也存在一定的用车风险，一种情况为儿童误启动风险，只要钥匙在车内，儿童就有可能启动并驱动车辆，造成不可挽回损失；另一种情况为一旦钥匙遗失、被盗或者被复制就可能存在车辆被盗风险。

为此，指纹验证逐渐用于汽车的启动，如CN 202294675U公开的一种机动车无钥匙启动系统，其包括：指纹认证模块、防盗认证模块以及中央处理模块，指纹认证模块采集指纹图像并对所述指纹图像的信息进行算法处理并将所述处理的指纹图像信息进行存储；防盗认证模块实现钥匙与被动控制器认证和被动控制器与电喷认证；中央处理模块判断指纹图像信息比对消息以及所述防盗认证模块发送的认证消息，若三级认证都通过，则可以启动车辆。该专利在保留无钥匙启动的基础上，增加认证和防盗的可靠性，同时满足机动车辆在启动前能够识别驾驶员是否为车主本人的需求。

如上述专利中这类指纹验证的运用，虽然降低了传统无钥匙系统中误启动和被盗的风险，提高了车主的使用安全性，但车辆在更换驾驶人后，无法启动汽车，在汽车借用时显得尤为不方便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带指纹验证的无钥匙启动系统和方法，其能够解决现有汽车无钥匙启动系统中，由于指纹验证导致非车主使用人员用车不便的问题。

本发明的技术方案如下：

一种带指纹验证的无钥匙启动系统，其包括智能钥匙单元、无钥匙系统控制单元、发动机启动控制单元、指纹采集单元、指纹比对存储单元和指纹系统控制单元，所述无钥匙系统控制单元与发动机启动控制单元连接，所述指纹采集单元与指纹比对存储单元连接，所述指纹系统控制单元与无钥匙系统控制、指纹比对存储单元连接，指纹系统控制单元用于根据指纹比对存储单元对指纹的比对结果进行指纹验证，并将指纹验证信息发送至无钥匙系统控制单元；还包括模式状态设置单元，所述模式状态设置单元通过车辆无线通信单元与指纹系统控制单元连接，模式状态设置单元用于设置指纹系统控制单元指纹验证的模式状态；所述无钥匙系统控制单元用于接收指纹验证信息、指纹验证的模式状态信息、制动踏板信息和智能钥匙单元的位置信息，并根据这些信息发送发动机控制指令至发动机启动控制单元。

进一步的，所述模式状态设置单元为手机管理单元，所述手机管理单元与所述指纹系统控制单元蓝牙连接。

基于上述无钥匙启动系统，本发明还公开了一种带指纹验证的无钥匙启动方法，其包括如下过程：

模式状态设置过程；设置指纹系统控制单元指纹验证的模式状态，并将该模式状态发送至无钥匙系统控制单元。

指纹采集过程：指纹采集单元采集输入的指纹。

指纹验证过程：指纹比对存储单元将输入的指纹与储存的已有指纹进行比对并将比对结果发送至指纹系统控制单元，指纹系统控制单元分析处理指纹比对结果得到指纹验证信息，并将指纹验证信息、指纹验证的模式状态信息发送至无钥匙系统控制单元。

逻辑控制过程：

1)无钥匙系统控制单元判断发动机为停止状态时：

若输入的指纹属于已有指纹时，无钥匙系统控制单元根据制动踏板的状态发送发动机启动或整车电源切换的请求。

若输入的指纹不属于已有指纹、且指纹验证的模式状态为关闭时，无钥匙系统控制单元搜索智能钥匙单元是否在有效范围内，若智能钥匙单元在有效范围内，无钥匙系统控制单元根据制动踏板的状态发送发动机启动或整车电源切换的请求。

若输入的指纹不属于已有指纹、且指纹验证的模式状态为开启时，返回指纹采集过程。

2)所述无钥匙系统控制单元判断发动机为启动状态时，无钥匙系统控制单元发送发动机停止、整车电源切换至OFF档的请求。

执行过程：发动机启动控制单元响应无钥匙系统控制单元的请求，启动或停止发动机；整车电源响应无钥匙系统控制单元的请求，切换整车电源档位。

进一步的，所述模式状态设置过程包括如下步骤：

a1、手机管理单元通过车辆无线通信单元与指纹系统控制单元建立起通信连接。

a2、指纹系统控制单元读取指纹比对存储单元中的指纹信息，若读取的指纹信息为空，则进入步骤a5，否则进入步骤a3。

a3、手机管理单元发送指纹验证的模式开启或关闭请求。

a4、指纹系统控制单元响应指纹验证的模式开启或关闭请求，设置指纹验证的模式状态为开启或关闭。

a5、手机管理单元结束设置。

进一步的，所述指纹系统控制单元在手机管理单元的操作下能够读写指纹比对存储单元中的指纹信息。

进一步的，所述逻辑控制过程包括如下步骤：

b1、无钥匙系统控制单元判断发动机的运行状态，若发动机处于停止状态，则进入步骤b2；否则进入步骤b6。

b2、无钥匙系统控制单元判断输入的指纹，若属于已存储的指纹，则进入步骤b4；否则进入步骤b3。

b3、若指纹验证的模式状态为关闭，无钥匙系统控制单元搜索智能钥匙单元，若智能钥匙单元在有效范围内，则进入步骤b4，否则循环本步骤直至搜索到智能钥匙单元在有效范围内；若指纹验证的模式状态为开启，则进入步骤b7。

b4、无钥匙系统控制单元判断制动踏板状态，若制动踏板处于刹车状态，则发送发动机启动请求至发动机启动控制单元；否则进入步骤b5。

b5、无钥匙系统控制单元发送整车电源切换请求，进入步骤b7。

b6、无钥匙系统控制单元发送发动机停止请求至发动机启动控制单元，进入步骤b7。

b7、跳出本逻辑控制过程。

进一步的，所述步骤b5中，无钥匙系统控制单元判断当前整车电源档位，若整车电源档位为OFF档，则发送整车电源切换至ACC档的请求；若整车电源档位为ACC档，则发送整车电源切换至ON档的请求；若整车电源档位为ON档，则发送整车电源切换至OFF档的请求。

本发明的系统不单是提供现有技术中的指纹验证，在模式状态设置单元的操作下，其还能设置指纹验证的模式状态是否开启，使得指纹验证不管处于何种模式状态，输入的指纹为已有指纹的驾驶者都能够启动汽车；而在借用车辆时，将指纹验证的模式状态置于关闭状态，此时驾驶者能够通过智能钥匙单元启动汽车，此时按压指纹的目的是触发汽车，使无钥匙系统控制单元启动智能钥匙感应来启动汽车。本系统能够取代现有技术中的一键启动系统，其对于车主而言，具有指纹验证和指纹启动的特点；其对于借车人而言，只需设置指纹验证的模式状态，便和现有的汽车无钥匙启动系统操作一致，不会对借车人增加使用难度。本系统的模式状态设置单元采用手机管理单元实现无线蓝牙连接，借用车主随身携带的通讯工具，方便实用。

本发明的方法增加了一个指纹验证的模式状态信息，当车主希望通过指纹验证来保证安全时，将指纹验证的模式状态设置为开启状态，此时，只有输入指纹为已有指纹的人员才能启动车辆；而当指纹验证的模式状态设置为关闭状态时，车主不需要智能钥匙也能启动汽车，而借车人只要有智能钥匙也能够启动汽车。该方法对于车主而言，避免了智能钥匙带来的困扰，即使在遗忘、丢失智能钥匙的情况下不影响用车，且能保证车内乘客的误碰的风险；对于非车主的人员而言，只能在获取智能钥匙且车主容许的情况下才能启动车辆，车主只需要设置指纹验证的模式状态值就能实现许可，对车主和借车人都带来了方便，同时也能保证车主的使用安全。

本方法通过手机能够方便快捷地设置指纹验证的模式状态，方便家庭成员及借车人使用。本方法还配合制动踏板的状态，实现了启动发动机、整车电源切换的选择。

本方案既杜绝了儿童误启动的风险，又提高了车辆防盗安全，同时又避免了借出钥匙，借车人不能启动车辆的尴尬。

附图说明

图1为本发明系统的框架图；

图2为本发明方法中设置指纹验证的模式状态的流程图；

图3为本发明方法中指纹验证的模式状态为关闭时的使用流转图；

图4为本发明方法中指纹验证的模式状态为开启时的使用流转图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

一种带指纹验证的无钥匙启动系统，如图1所示，其包括智能钥匙单元6、无钥匙系统控制单元7、发动机启动控制单元8、指纹采集单元1、指纹比对存储单元2和指纹系统控制单元3，所述无钥匙系统控制单元7与发动机启动控制单元8连接，所述指纹采集单元1与指纹比对存储单元2连接，所述指纹系统控制单元3与无钥匙系统控制单元7、指纹比对存储单元2连接，指纹系统控制单元3用于根据指纹比对存储单元2对指纹的比对结果进行指纹验证，并将指纹验证信息发送至无钥匙系统控制单元7。本系统还包括模式状态设置单元，所述模式状态设置单元通过车辆无线网络单元5与指纹系统控制单元3连接，模式状态设置单元用于设置指纹系统控制单元3指纹验证的模式状态；所述无钥匙系统控制单元7用于接收指纹验证信息、指纹验证的模式状态信息、制动踏板信息和智能钥匙单元6的位置信息，并根据这些信息发送发动机控制指令至发动机启动控制单元8。

采用手机管理单元4作为模式状态设置单元与所述指纹系统控制单元3蓝牙连接，驾驶员通过手机管理单元4选择开启或者关闭指纹验证的模式状态。用车人员通过指纹采集单元1输入指纹，指纹比对存储单元2将输入的指纹同已有的指纹进行比对，将比对结果发送给指纹比对存储单元2，指纹比对存储单元2判断得出是否为已有指纹，即是是否为车主本人。当用车人员为车主本人，则通过指纹验证，车主通过指纹使用车辆。当用车人员非车主本人，则指纹验证为非法的，此时，若车主授意用车人使用，那么指纹验证的模式状态应该为关闭，且用车人手持智能钥匙，用车人员能够正常使用汽车。将指纹采集单元1代替现有技术的一键启动按钮，使用方式基本不变，指纹采集单元1且采用检测活体指纹的方式，提高安全性。

相应地，本发明还公开了一种带指纹验证的无钥匙启动方法，其包括：

模式状态设置过程；设置指纹系统控制单元3指纹验证的模式状态，并将该模式状态发送至无钥匙系统控制单元7。车主根据车辆的使用需求，对指纹验证的模式状态进行设置，当车辆为车主及家人使用时，设置模式状态为开启，通过指纹验证才避免车辆盗用、小孩误碰等情况；当车辆外借时，设置模式状态为关闭，使借车人能采用传统车辆启动的方法驾驶车辆。

指纹采集过程：指纹采集单元1采集输入的指纹。指纹采集单元1一般对应有指纹采集按钮，驾驶人员按压指纹采集按钮一次即采集指纹一次。在本方法中，采集指纹一次，启动流转一次。

指纹验证过程：指纹比对存储单元2将输入的指纹与储存的已有指纹进行比对并将比对结果发送至指纹系统控制单元3，指纹系统控制单元3分析处理指纹比对结果得到指纹验证信息，并将指纹验证信息、指纹验证的模式状态信息发送至无钥匙系统控制单元7。该过程是对驾驶人员输入的指纹进行验证，得到的验证结果将作为下面的逻辑控制过程中启动车辆的方式限定。

逻辑控制过程：

1)无钥匙系统控制单元7判断发动机为停止状态时：

若输入的指纹属于已有指纹时，无钥匙系统控制单元7根据制动踏板的状态发送发动机启动或整车电源切换的请求。此时不管模式状态为何种情况，由于是车主本人使用，所以不对车辆的启动方式做限定。

若输入的指纹不属于已有指纹、且指纹验证的模式状态为关闭时，此时可能为非车主本人使用，要想启动车辆，则按传统的智能钥匙方式，因而，无钥匙系统控制单元7搜索智能钥匙单元6是否在有效范围内，若智能钥匙单元6在有效范围内，则视为驾驶人合法，则可以使用车辆，无钥匙系统控制单元7则根据制动踏板的状态发送发动机启动或整车电源切换的请求。

若输入的指纹不属于已有指纹、且指纹验证的模式状态为开启时，那么此时视为非法使用，车辆不能启动，返回指纹采集过程等待车主指纹录入。此时，对于多次录入指纹仍无法启动车辆的，则车辆被盗的概率较大，可以设置一定时间内锁定车辆，避免无益地激活控制系统，甚至可以触发报警功能，就地或远程告知车主。

2)所述无钥匙系统控制单元7判断发动机为启动状态时，则视为车辆已被合法启动，此次按压指纹按钮只是为了实现发动机状态或整车电源的切换目的，那么无钥匙系统控制单元7发送发动机停止、整车电源切换至OFF档的请求。

执行过程：发动机启动控制单元8响应无钥匙系统控制单元7的请求，启动或停止发动机；整车电源响应无钥匙系统控制单元7的请求，切换整车电源档位。

从本方法的思路来看，本案是通过一个指纹验证的模式状态设置来表达车主的意图，实际上，不管该模式状态为何值，通过指纹采集单元1输入的指纹都会经过比对验证的，只是验证的结果不同，触发车辆启动的方式不同而已。由此等同的，指纹系统控制单元3也能够类似得出在采集指纹后，是否需要进行指纹验证，也可以通过跳转指纹验证的软件代码来实现，这里不再赘述。

上述模式状态设置过程包括如下步骤：

a1、打开手机管理单元4，通过车辆无线网络单元5与指纹系统控制单元3建立起通信连接。

a2、指纹系统控制单元3读取指纹比对存储单元2中的指纹信息，若读取的指纹信息为空，即是未有已存储的指纹时，自动设置为指纹验证的模式状态为关闭，即是未启用指纹验证，则进入步骤a5，否则进入步骤a3。

a3、手机管理单元4发送指纹验证的模式开启或关闭请求。

a4、指纹系统控制单元3响应指纹验证的模式开启或关闭请求，设置指纹验证的模式状态为开启或关闭。

a5、退出手机管理单元4，结束设置。

参见图2，若指纹比对存储单元2中已存有驾驶员指纹，驾驶员需要通过手机管理单元4远程连接或蓝牙连接车辆无线网络单元5。驾驶员操作手机管理单元4发送设置指纹验证的模式状态请求，通过车辆无线网络单元5接收，然后传输至指纹系统控制单元3，指纹系统控制单元3执行。若指纹比对存储单元2中未存有驾驶员指纹，则不能操作手机管理单元4设置指纹验证的模式状态，自动设置指纹验证的模式状态已关闭。

所述指纹系统控制单元3在手机管理单元4的操作下能够读写指纹比对存储单元2中的指纹信息，能够变更车主信息，增减车主人数。

上述逻辑控制过程包括如下步骤：

b1、无钥匙系统控制单元判断发动机的运行状态，若发动机处于停止状态，则进入步骤b2；否则进入步骤b6。

b2、无钥匙系统控制单元判断输入的指纹，若属于已存储的指纹，则进入步骤b4；否则进入步骤b3。

b3、若指纹验证的模式状态为关闭，无钥匙系统控制单元搜索智能钥匙单元，若智能钥匙单元在有效范围内，则进入步骤b4，否则循环本步骤直至搜索到智能钥匙单元在有效范围内；若指纹验证的模式状态为开启，则进入步骤b7。

b4、无钥匙系统控制单元判断制动踏板状态，若制动踏板处于刹车状态，则发送发动机启动请求至发动机启动控制单元；否则进入步骤b5。

b5、无钥匙系统控制单元发送整车电源切换请求，进入步骤b7。

b6、无钥匙系统控制单元发送发动机停止请求至发动机启动控制单元，进入步骤b7。

b7、跳出本逻辑控制过程。

所述步骤b1中，无钥匙系统控制单元7首先判断发动机是否处于启动状态，若发动机已经处于启动状态，那么当接收到指纹，则视为是要进行发动机熄火；而发动机处于熄火状态，那么则是要进入启动车辆的程序，进一步启动发动机或是上电后的电源切换。驾驶人员输入一次指纹，则执行一次上述逻辑控制过程，在最后跳出步骤，具体转到其他过程需要由上一步骤的结果决定，若上一步发出的是发动机启动请求，则需要进入指纹采集过程，等待车辆使用完毕后进行停车熄火；若上一步发出的是整车电源切换请求，那么通过按压指纹，实现整车电源的循环切换。

所述无钥匙系统控制单元7发送整车电源切换请求的过程为：判断当前整车电源档位，若整车电源档位为OFF档，则发送整车电源切换至ACC档的请求；若整车电源档位为ACC档，则发送整车电源切换至ON档的请求；若整车电源档位为ON档，则发送整车电源切换至OFF档的请求。当整车电源切换至OFF档后，可以锁车离开。

指纹验证模式关闭状态发动机启动过程，如图3所示，当驾驶员需要驾驶车辆时，携智能钥匙进入车辆后，首先，驾驶员需手指按压指纹采集单元1，指纹采集单元1检测到活体指纹，指纹系统控制单元3将该指纹与指纹比对存储单元2中的指纹信息进行对比分析。当指纹不是已有存储指纹时，无钥匙系统控制单元7需要检测智能钥匙单元6的位置信息。当智能钥匙单元6在车内有效范围且制动踏板为刹车状态，无钥匙系统控制单元7发送启动命令至发动机启动控制单元8，由发动机启动控制单元8执行发动机启动，驾驶员驾驶车辆离开。在到达目的地后，需要停车熄火时，驾驶员手指再次按压指纹采集单元1，经指纹采集、对比分析，不论指纹验证结果怎样，均视为熄火操作，由无钥匙系统控制单元7发送熄火命令至发动机启动控制单元8，由发动机启动控制单元8执行熄火，发动机熄火，整车电至源OFF档，智能钥匙单元6锁车后离开。

上述过程中，当智能钥匙单元6不在车内有效范围，无钥匙系统控制单元7将持续检测智能钥匙单元6，也可以设置持续检测的最长时间。

上述过程中，当驾驶员为车主本人，那么驾驶员在输入指纹后，指纹对比分析为已有指纹，无钥匙系统控制单元7不检测智能钥匙单元6的位置信息，直接根据制动踏板的刹车状态来启动发动机；若制动踏板处于回位状态，则通过指纹采集单元录入指纹进行整车电源的切换。驾驶员要停车离开车辆时，再输入一次指纹即可，无钥匙系统控制单元7发送熄火命令至发动机启动控制单元8，由发动机启动控制单元8执行熄火，发动机熄火，整车电源OFF档，智能钥匙单元6锁车后离开。

指纹验证模式开启状态发动机启动过程，参见图4，当驾驶员需要驾驶车辆时，携智能钥匙进入车辆后，驾驶员首先手指按压指纹采集单元1，指纹采集单元1检测到活体指纹，指纹系统控制单元3将该指纹与指纹比对存储单元2中的指纹信息进行对比分析。当指纹不是已有存储指纹时，流程跳回指纹输入步骤直至输入的指纹为已有存储指纹。即是，非指纹账户不能通过智能钥匙启动发动机。当驾驶员为车主本人时，在制动踏板为刹车状态的条件下，无钥匙系统控制单元7发送启动命令至发动机启动控制单元8，由发动机启动控制单元8执行发动机启动，驾驶员驾驶车辆离开。在制动踏板为回位状态的条件下，则执行整车电源切换，电源档位的切换过程见上述无钥匙系统控制单元7发送整车电源切换请求的过程，不在赘述。

在到达目的地后，需要停车熄火时，驾驶员手指再次按压指纹采集单元1，制动踏板为刹车状态下，由无钥匙系统控制单元7发送熄火命令至发动机启动控制单元8，由发动机启动控制单元8执行熄火，发动机熄火，整车电源OFF档，智能钥匙单元6锁车后离开。