СПОСОБ ЗАЩИТЫ АВТОМОБИЛЯ
METHOD OF VEHICLE PROTECTION

Изобретение относится к оборудованию транспортных средств для предотвращения их недозволенного использования или кражи.
Известны системы комфортного доступа с так называемым смарт-ключом (smart key), которые имеют коммерческое название «KEYLESS GO» или «KEYLESS ENTTRY». Эти системы обеспечивают владельцу без ключевой доступ в автомобиль только имея смарт-ключ в кармане. В частом случае выполнения система работает, имея ряд низкочастотных передающих антенн внутри транспортного средства, расположенных в дверных ручках. Владелец, например, касаясь ручки автомобиля, инициирует передачу низкочастотного сигнала от антенны, заключенной в ручке, к смарт-ключу. Смарт-ключ активируется, если он достаточно близко, ввиду того, что сигнал от антенны индукционный и быстро затухает. Сигнал, вырабатываемый смарт-ключом, в ответ на сигнал от антенны своего автомобиля передается в идентификатор транспортного средства уже с помощью высокочастотной посылки, в приемник, расположенный на транспортном средстве. Если ключ передает правильный идентификатор, разблокируются входные двери и предоставляется доступ владельцу в автомобиль.
Данная система подвергается риску атаки злоумышленников, работающих по следующей схеме (Фиг. 1). Имеются два ретрансляционных модуля. Один модуль имеется у злоумышленника, который располагается у автомобиля. При касании ручки двери низкочастотный сигнал принимается первым ретранслятором и передается второму ретранслятору, который находится недалеко от владельца и излучает низкочастотный сигнал его смарт-ключу. Получив такой сигнал, смарт-ключ излучает высокочастотную посылку, получаемую приемником автомобиля. Входные двери разблокируются для злоумышленников. После этого мотор может быть заведен, и автомобиль приведен в движение аналогичным образом.
Подобная система взлома с помощью двух ретрансляторов известна производителям систем со смарт-ключом. И разработаны различные способы, позволяющие защищать автомобиль от подобных атак. Эти способы направлены на усовершенствование самой автомобильной системы во взаимодействии со смарт-ключом. Вкратце эти усовершенствования распознавания атаки с помощью ретрансляторов сводятся к следующим приемам:
- измерения искажений сигнала, заключающихся в различном сдвиге фазы частотных составляющих сигнала;
- измерения времени отклика на низкой частоте;
- измерения напряженности электрического поля;
- использование более сложной модуляции сигналов и другие.
В качестве примеров усовершенствования автомобильной системы от данного вида атаки можно привести следующие патентные документы: патент KR 101455801, публикация 03.11.2014, МПК B60R-025/10; KR 20130117094, публикация 25.10.2013, МПК B60R-025/10; KR 20130117426, публикация 28.10.2013; JP 2012060482, публикация 22.03.2012, МПК B60R-025/01.
Наиболее близким аналогом является способ защиты автомобиля от угона с системой доступа со смарт-ключом, раскрытый в заявке US 20130271273, публикация 17.10.2013, МПК B60R-025/10, заключающийся в уведомлении владельца и охранных структур, что автомобиль используется без наличия в салоне смарт-ключа. Данный способ предусматривает расположение в салоне автомобиля дополнительного приемопередатчика на низкой частоте, который в обычной ситуации обменивается сигналами со смарт-ключом, если он имеется в салоне автомобиля у владельца, когда тот откроет автомобиль и заведет его. В случае наличия смарт-ключа в салоне, тревога не поднимается. Если злоумышленникам, работающим с помощью ретрансляторов, удается открыть салон, завести мотор и попытаться уехать, система с дополнительным приемопередатчиком устанавливает отсутствие смарт-ключа в салоне и поднимает тревогу. Сигнал тревоги передается путем отсылки CMC, через интернет и другими возможными каналами оповещения владельца автомобиля и специальных служб.
Довольно много фирм, выпускающих автомобили, имеет уникальную систему со смарт-ключом, которая может предполагать различные способы защиты от взлома злоумышленниками, работающими с ретрансляторами. Однако на рынке еще используются системы со смарт-ключом, вообще не предполагающие защиту от взлома при использовании ретрансляторов.
Поэтому является актуальной задача создания простого способа, который мог бы обеспечить надежную защиту от взлома любого автомобиля со смарт-ключом в случае, когда злоумышленники используют метод с ретрансляторами сигналов.
Технический результат, достигаемый в данном изобретении, состоит в том, что предлагаемый способ может использоваться при любой системе со смарт-ключом, то есть достаточно универсален и может использоваться для автомобилей выпускаемых разными производителями. Кроме того, он не предполагает никаких переделок внутри автомобиля, владельцу необходимо только носить с собой устройство в виде дополнительного небольшого брелока.
Способ защиты автомобиля с системой доступа со смарт-ключом от атаки с помощью ретрансляторов характеризуется тем, что после покидания транспортного средства включают дополнительное носимое устройство, расположенное в непосредственной близости от смарт-ключа. С помощью этого дополнительного носимого устройства отслеживают наличие сигнала системы доступа на несущей низкой частоте и при обнаружении упомянутого сигнала излучают сигнал помехи также на несущей низкой частоте.
Покидая автомобиль, владелец автомобиля включает дополнительное носимое устройство, которое отслеживает наличие сигнала доступа на низкой частоте, на которой работают все системы со смарт-ключом. Как только такой сигнал обнаруживается, система передает сигнал помехи также на этой несущей частоте. Очень важно, чтобы дополнительное носимое устройство у владельца автомобиля было расположено в непосредственной близости от смарт-ключа. Тем самым достигается два положительных свойства. Благодаря конструктивным особенностям автомобильных систем охраны со смарт-ключом низкочастотный сигнал с расстоянием быстро затухает. Ретранслятор второго злоумышленника естественно находится дальше, чем дополнительное носимое устройство от смарт-ключа. Поэтому сигнал помехи может быть значительно меньшей мощности, чем сигнал от ретранслятора, достаточной чтобы испортить его сигнал настолько, чтобы смарт-ключ не отреагировал на сигнал ретранслятора. Это обстоятельство, нахождение дополнительного носимого устройства в непосредственной близости от смарт-ключа, обеспечивает и другой положительный результат. Сигнал помехи дополнительного носимого устройства не может помешать работе систем охраны других автомобилей, так как не повлияет на их сигналы. Естественно, что при подходе владельца к автомобилю с целью его эксплуатации дополнительное носимое устройство должно быть выключено, чтобы не забивать низкочастотный сигнал от автомобильной системы.
Таким образом, способ обеспечивает охрану любых систем со смарт-ключами, потому что дополнительное носимое устройство реагирует только на наличие сигнала на низкой частоте, не оценивая вид, структуру и содержание этого сигнала, которые различаются у систем разных производителей автомобилей.
В частном случае сигнал помехи излучают длительностью, по меньшей мере, 1-2 миллисекунд, что достаточно, чтобы исказить сигнал от ретранслятора.
При этом сигнал помехи излучают после обнаружения сигнала путем наложения сигнала помехи, по меньшей мере, на часть принимаемого упомянутого сигнала системы доступа. Сигнал помехи, как правило, является импульсной помехой.
Кроме искажения сигнала ретранслятора злоумышленника дополнительно при обнаружении сигнала системы доступа на несущей низкой частоте может быть включено оповещение пользователя посредством звукового или вибрационного сигнала.
Кроме того, дополнительно при обнаружении сигнала системы доступа на несущей низкой частоте может быть передан на транспортное средство код сигнала тревоги.
Дополнительное носимое устройство может быть выполнено в виде брелока.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 приведена схема применения злоумышленниками системы двух ретрансляторов для взлома системы защиты со смарт-ключом.
На Фиг. 2 приведена схема, показывающая, как работает предлагаемый способ защиты автомобиля с системой доступа со смарт-ключом от атаки с помощью ретрансляторов.
На Фиг. 3 представлена схема защиты от атаки на систему со смарт-ключом.
На Фиг. 4 приведена блок схема дополнительного носимого устройства.
Для того чтобы был понятна суть способа, уточним схему атаки злоумышленников (Фиг. 1), использующих два ретранслятора, связанных каналом устойчивой связи. Когда владелец 5 автомобиля 1 со смарт-ключом 6 находится в отдалении от своей машины, первый злоумышленник 3 с ретранслятором 7 стоит у автомобиля 1 и активирует диалог между передающим блоком с низкочастотной антенной 2, находящейся, например, в ручке автомобиля, с помощью низкочастотных LF-сигналов на частоте 125 кГц. Сигнал ответа передается ретранслятором 7 первого злоумышленника 3 ретранслятору 8 второго злоумышленника 4, который находится неподалеку от смарт-ключа 6 владельца 5, по высокочастотному каналу с помощью RF-сигнала на частоте, лежащей в диапазоне 900-2400 мГц. В свою очередь, ретранслятор 8 передает смарт-ключу 6 низкочастотный сигнал (LF сигнал), который принимает это сигнал от ретранслятора 8 как сигнал от системы 2 автомобиля 1 и передает высокочастотный сигнал (RF-сигнал) автомобилю на открывание. Передача сигнала также проходит цепочку ретрансляторов 8 и 7.
Рассмотрим суть способа защиты автомобиля с системой доступа со смарт-ключом от атаки с помощью ретрансляторов. Злоумышленники 3 и 4 действуют так же, как описано выше (Фиг. 2). Однако, рядом со смарт-ключом, в непосредственной близости, находится дополнительное носимое устройство 9, выполненное, например, в виде брелока. Схема работы защиты от атаки приведена на Фиг. 3. Сигнал, LF-сигнал, передаваемый антенной 10 ретранслятора 8, принимается антенной 12 дополнительного носимого устройства 9. При получении начала этого сигнала, который обычно состоит из нескольких посылок длительностью 120 мксек на несущей частоте 125 кГц, дополнительное носимое устройство 9 вырабатывает LF-сигнал помехи длительностью 1-2 мсек на той же частоте 125 кГц и излучает его с помощью антенны 13. Антенна 11 смарт-ключа 6 принимает как сигнал от ретранслятора 8, так и сигнал помехи от дополнительного носимого устройства 9. Таким образом, сигналы от ретранслятора 8 и от дополнительного носимого устройства 9 складываются в суммарный сигнал, который не воспринимается смарт-ключом, и он не отвечает на посылку от ретранслятора злоумышленников. Сигнал помехи может состоять из нескольких посылок, разнесенных во времени, чтобы обеспечить безусловную «порчу сигнала» от ретранслятора 8. Следует отметить, что важным является нахождение смарт-ключа 6 и брелока дополнительного носимого устройства 9 в непосредственной близости друг от друга, например в одной связке.
Связь автомобиля со смарт-ключом - индукционная, т.е. с помощью магнитного поля. Напряженность поля связана с дистанцией – обратно пропорционально кубу расстояния. Антенна 10 ретранслятора 8 создает магнитное поле, облучая магнитным полем LF-сигнала запроса смарт-ключ 6 с расстояния в несколько метров. При нахождении смарт-ключа 6 и брелока дополнительного носимого устройства 9 на одной связке, антенна 13 по сравнению с антенной 10 ретранслятора 8 ближе к антенне 11 защищаемого смарт-ключа 6 примерно в 100 раз, а значит создаваемое им поле помехи может быть примерно в миллион раз меньше. Таким образом, даже при такой малой мощности, что, кстати, продлевает срок службы дополнительного носимого устройства, сигнал помехи не мешает работе других устройств, например автомобильных охранных систем, работающих на той же частоте. Сигнал помехи нужен, чтобы до смарт-ключа 6 "не дошел" правильный код запроса; тогда он "промолчит" и не ответит на запрос.
В данном способе защиты автомобиля может быть также предусмотрено оповещение владельца автомобиля об атаке с помощью звукового или вибросигнала устройством 14 дополнительного носимого устройства 9.
Кроме того, дополнительное носимое устройство 9 может передать на систему 15 охраны автомобиля (Фиг. 3) сигнал тревоги.
При подходе владельца к своему автомобилю 1 дополнительное носимое устройство 9 должно быть выключено, чтобы не мешать штатной работе автомобильной системы со смарт-ключом.
Блок-схема дополнительного носимого устройства 9 может быть выполнена следующим образом (Фиг. 4). 3D-антенна 12 выпускается в виде отдельной микросхемы. Три канала обработки сигналов с 3D-антенны включают последовательно усилитель, детектор и пороговое устройство. Выходы пороговых устройств объединены схемой «ИЛИ» и подаются в микроконтроллер 16 для выработки соответствующих команд. Каналы обработки сигналов антенн, микроконтроллер, а также выключатель 17 дополнительного носимого устройства 9 могут быть в одной микросхеме, например, типа PIC 16F 639. Усилитель мощности сигнала помехи 18, передатчик 19 RF-сигнала на систему 15 охраны автомобиля и устройств 14 звукового или вибрационного сигнала также выпускаются серийно.
В данной заявке термин «система доступа со смарт-ключом» является синонимом терминов: «система без ключевого доступа», система «KEYLESS GO», система «KEYLESS ENTTRY».
Предлагаемый способ может быть реализован для любых охранных систем автомобилей со смарт-ключом. При этом он не требует переделок этих охранных систем и обеспечит надежную и безотказную работу.