一种汽车智能钥匙的通信方法与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种汽车智能钥匙的通信方法。


背景技术：

2.目前，汽车的无钥匙进入和一键启动功能基本已成为汽车的标配，汽车智能钥匙作为实现该功能的重要零部件，其与车辆的通信方法及通信的安全性日益重要。汽车智能钥匙与车辆的通信内容、通信格式、通信时序、加密方式、校验策略对于车辆防盗性能、遥控操作的便捷性、钥匙的造型及成本均有重要影响。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种汽车智能钥匙的通信方法，提高了车辆防盗性能、遥控操作的便捷性，同时在不改变钥匙的传统造型和按键布置的前提下增加了遥控功能，不增加单件成本。
4.本发明为解决上述技术问题，通过以下技术方案实现：
5.一种汽车智能钥匙的通信方法，包括对通信内容、通信格式、通信时序、加密方式、检验策略的通信；所述通信内容为车门锁控制指令、行李箱控制指令、充电枪锁控制指令、遥控寻车指令、无钥匙进入钥匙认证和一键启动钥匙认证；所述通信格式为通信频率、调制方式、波特率、编码方式和报文格式；所述通信时序包括汽车无钥匙进入和一键启动时，车载基站向智能钥匙的低频通信、所述智能钥匙向所述车载基站的高频通信；所述加密方式为车辆与遥控钥匙之间的通信的加密字节所采用的安全算法及加密数据的计算方式；所述校验策略为每帧报文数据正确性的一种校验方式，即校验字节的生成方式。
6.进一步地，所述低频通信包括前导码、同步码、唤醒码和数据域data。
7.进一步地，所述前导码为2.048ms的8bits的曼彻斯特码0，所述同步码为2.304ms的5bits的曼彻斯特码0，所述唤醒码为24bits。
8.进一步地，所述数据域data包括功能字节、数据字节和校验字节，所述数据域data由所述功能字节开始，以所述校验字节结尾。
9.进一步地，所述功能字节包括命令类型、命令、钥匙编号和天线序号，所述数据字节包括随机数和加密数据。
10.进一步地，所述高频通信包括前导码、同步码、数据域payload data和结束位。
11.进一步地，所述前导码为40ms的24bits的曼彻斯特码1，同步码包括4bits的不归零码和8bits的曼彻斯特码，所述4bits的不归零码顺序为0011，所述8bits的曼彻斯特码包括2bits的曼彻斯特码0和6bits的曼彻斯特码1，所述8bits的曼彻斯特码的顺序为11011110，唤醒码为24bits，结束位为1bits的曼彻斯特码0。
12.进一步地，所述数据域payload data包括功能字节、数据字节、校验字节。
13.进一步地，所述功能字节包括命令类型、命令、钥匙编号和钥匙状态，所述数据字节包括钥匙序列号、按键码、滚动码、随机数和加密码。
14.进一步地，所述加密方式采用hitag3安全算法；所述检验策略采用sae-j1850规定的校验和计算算法，其中，校验和长度为8bit，校验和的计算范围包括功能字节和数据字节，不包括前导码、同步码和唤醒码。
15.本发明的有益效果在于：
16.本发明提高了车辆防盗性能、遥控操作的便捷性，同时在增加了遥控功能的前提下不改变钥匙的传统造型和按键布置，不增加单件成本。
附图说明
17.图1本发明的低频报文通信格式示意图；
18.图2本发明的高频报文通信格式示意图；
19.图3本发明的通信过程时序示意图；
20.图4本发明的加密信息生成机制示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。在本发明的描述中，除非另有规定或限定，术语“连接”应做广义理解，例如可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.一种汽车智能钥匙的通信方法，该方法包括对通信内容、通信格式、通信时序、加密方式、检验策略的通信。
24.通信内容为车门锁控制指令、行李箱控制指令、充电枪锁控制指令、遥控寻车指令、无钥匙进入(pe)钥匙认证和一键启动(ps)钥匙认证。
25.车载基站对智能钥匙的通信为低频通信，低频通信包括低频报文(lf)和低频载波，低频报文叠加于低频载波后通过天线发送至智能钥匙，天线包括左前天线、右前天线、室内天线和行李箱天线，车载基站通过天线寻找智能钥匙。
26.如图1所示，低频报文帧包括前导码(preamble)、同步码(synchronization code)、唤醒码(wakeup id)和数据域data。
27.低频报文中的数据域data包括功能字节(func byte)、数据字节(data byte)和校验字节(crc byte)。数据域data由功能字节开始，以校验字节结尾。
28.数据域data中的功能字节包括命令类型(cmdtype)、命令(cmd)、钥匙编号(fobindex)和天线序号(antnum)。
29.数据域data中的数据字节包括随机数(challenge)和加密数据(mac)。
30.通信格式为通信频率、调制方式、波特率、编码方式和报文格式。
31.低频报文中的前导码为2.048ms的8bits的曼彻斯特码0；同步码为2.304ms的5bits的曼彻斯特码0；唤醒码为24bits。
32.智能钥匙对车载基站的通信为高频通信，以rf(射频)回复，回复时先后发送第一
帧和第二帧。
33.如图2所示，高频报文帧包括前导码(preamble)、同步码(synchronization code)、数据域payload data和结束位(stop bit)。
34.高频报文的数据域payload data包括功能字节(func byte)、数据字节(data byte)、校验字节(crc byte)。
35.数据域payload data中的功能字节包括命令类型(cmdtype)、命令(cmd)、钥匙编号(fobindex)和钥匙状态(f_status)。
36.数据域payload data中的数据字节包括钥匙序列号(keyid)、按键码(key code)、滚动码(pollingcnt)、随机数(challenge)和加密码(crypted)。
37.通信格式为通信频率、调制方式、波特率、编码方式和报文格式。
38.高频报文中的前导码为40ms的24bits的曼彻斯特码1。同步码包括4bits的不归零码和8bits的曼彻斯特码。不归零码(nrz)为信号电平由0、1表示，并且在表示完一个码元后，电压不需回到0，4bits的不归零码顺序为0011，8bits的曼彻斯特码包括2bits的曼彻斯特码0和6bits的曼彻斯特码1，8bits的曼彻斯特码的顺序为11011110。唤醒码为24bits。结束位为1bits的曼彻斯特码0。
39.如图3所示，汽车智能钥匙通信时序为无钥匙进入和一键启动过程中通信的流程和时序。汽车无钥匙进入和一键启动的通信流程和时序包括车载基站向智能钥匙的低频通信、智能钥匙向车载基站的高频通信，智能钥匙数量可为多个，智能钥匙可接受用户指令并转换为控制信号，以高频信息发出。具体步骤为：
40.步骤s10，车载基站将低频报文叠加到载波上，并通过天线发送低频信息至智能钥匙，天线包括左前天线、右前天线、室内天线和行李箱天线。
41.步骤s20，智能钥匙接收低频报文，并发送高频信息答复车载基站。
42.步骤s30，车载基站接收智能钥匙回复的高频信息内容，并对智能钥匙的合法性进行认证。
43.步骤s40，智能钥匙通过车载基站的认证后，根据高频信息内容对汽车进行控制。
44.加密方式为车载基站与智能钥匙之间的通信的加密字节所采用的安全算法及加密数据的计算方式，用于生成智能钥匙通信内容中的加密信息。采用hitag3安全算法，加密信息生成机制如图4所示。输入32bit的identier(标识符)、64bit的challenge(随机数)和96bit的sk(密钥)，通过hitag3安全算法生成16bit的mac(加密结果中间值)和48bit的response(加密计算结果)。
45.所述校验策略为每帧报文数据正确性的一种校验方式，即校验字节的生成方式。校验策略采用sae-j1850(美国汽车工程师协会制定的汽车通信协议标准)规定的校验和计算算法。校验和长度为8bit，校验和的计算范围包括功能字节和数据字节，不包括前导码、同步码和唤醒码。
46.本发明提高了车辆防盗性能、遥控操作的便捷性，同时在增加了遥控功能的前提下不改变钥匙的传统造型和按键布置，不增加单件成本。
47.应当理解，虽然本发明按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其
他实施例。
48.需要说明的是，以上实施例仅用于解释说明本发明的技术方案，并不用于限定本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。