智能汽车与移动终端信息交互

近年来，随着智能网联汽车的快速发展以及 5G、云计算、物联网、自动驾驶技术的出现，汽车内部系统的软件化，车载内容服务数字化、网络化、开放化逐步成为主流趋势

智能汽车与移动终端交互场景-第一部分

• • 应用短距通信协议实现近场的车辆控制功能，包括解闭锁、天窗、车窗控制、遥控泊车等功能。进一步，可以实现无感数字钥匙功能，替代传统的 PEPS 钥匙
• 一、无钥匙进入
  • 场景的产业现状及上下游供应商情况
    • 数字钥匙产业细分领域为：主机厂、数字钥匙方案供应商、手机厂商、车载 通信模组厂商、安全体系方案供应商
    • 主机厂
      • 通过自研和采购，整合优质资源，制定全流程方案，将数字钥匙产品在实车上落地
    • 数字钥匙方案供应商
      • 提供包括“安全链路建立流程”、“业务流程”、“加解密算法”等云端、终端方案和代码实现
    • 手机厂商
      • 提供安全芯片存储能力、钥匙保活能力以及与手机日常使用习惯深度融合的优质体验
    • 车载通信模组厂商
      • 商根据整体方案，实现车端代码和模组硬件，为整车生产供件
    • 安全体系方案供应商
      • 提供整套云端、车端、用户移动终端的 PKI体系,承担多端鉴权、证书生成、证书颁发等工作。此部分通常复用主机厂原有的 PKI 体系。
    • 目前，数字钥匙已经广泛应用在车辆控制领域，搭载短距通信协议的设备十全国汽车标准化技术委员会智能网联汽车分技术委员会发布分广泛，以其低延时、低功耗的优越特性，业内普遍预期其可以替代传统的 PEPS钥匙。主流应用在数字钥匙的通信技术包括蓝牙、近场通信(NFC)等。近场通信受限于较窄的带宽和接触式的通信方式，只能用于简单的进入和启动。同时蓝牙还存在诸多挑战，面临“防中继攻击”、“钥匙保活”、“钥匙安全存储”等问题
  • 场景定义
    • 近场遥控车辆，完成预期控车动作
    • 代替 PEPS 钥匙，实现无钥匙进入、无钥匙启动
    • 将车辆使用权，分配给他人
    • 场景示意图
      • 手机蓝牙连接车辆
      • 接近车辆
      • 系统级蓝牙客户端拉起
      • 智联APP蓝牙控车
      • 无钥匙进入
  • 具体功能
    • 控制功能
      • 无感钥匙解锁/闭锁
      • 无感钥匙启动
      • 近场车辆控制
      • 遥控泊车
    • 连接协议方式
  • 具体性能参数（针对蓝牙参数）
    • 通信链路建立时长：<500ms
    • 指令通达率：>99.9%
    • 控制延时：<200ms
    • 支持钥匙多人共享场景
  • 安全性
    • 移动终端
      • 设备绑定
        • 数字车钥匙应保证钥匙功能与移动终端设备的绑定，防止钥匙数据复制到其他设备之后依然可以使用，出现安全风险
      • 用户身份鉴别
        • 应对登录的用户进行身份标识和鉴别，防止出现身份冒用风险
      • 通信数据加密
        • 移动终端与服务器端、车载终端通讯时，保证数据的安全性和完整性，防止被劫持、篡改、和注入风险
      • 安全环境
        • 移动终端密钥的生成、存储和加密以及对称加密算法的运算要在可信环境中进行，建议使用 TEE 和 SE，防止出现密钥泄露风险
      • 应用程序安全
        • 应保证移动终端安装和运行的移动应用软件的可靠性，对应用程序进 行安全加固，防止应用程序代码及敏感信息被篡改、逆向、动态调试
      • 数据存储安全
        • 数字车钥匙敏感数据（例如密钥、认证消息、生物特征）应加密存储在移动终端可信环境内，以防止数据泄露风险
    • 车载终端
      • 安全环境
        • 车载终端密钥的生成、存储和加密以及堆成加密算法的运算要在可信环境中进行，建议使用 TEE 和 SE，防止出现密钥泄露风险
      • 通信数据加密
        • 车载终端与服务器端、移动终端通讯时，保证数据的安全性和完整性，防止被劫持、篡改、和注入风险
      • 访问控制
        • 移动终端接入车载终端应具有访问控制功能，应对不同角色分配不同的访问权限，如车主、亲友、临时使用者等，防止越权操作
      • 数据存储安全
        • 将数字车钥匙敏感数据（例如密钥、认证消息、生物特征）应存储在车内可信环境，保存的文件应加密存储，以防止非法访问和篡改
      • 固件安全
        • 应对固件进行加密，保护固件代码及数据安全，固件代码应具有防篡改及反逆向保护机制，避免出现固件被破解带来的风险
• • 为方便驾驶员进行泊入、泊出操作，各种自动、半自动泊车功能不断涌现，极大的方便了用户使用。遥控泊车作为一种辅助泊车手段正被越来越多的车厂关注
• 二、遥控泊车
  • 场景定义
    • 遥控泊入典型场景
      • 用户泊车熟练度不高，无法熟练将车快速泊入车位
      • 泊车位路面有积水、积雪、泥泞或附近有污秽物，用户不愿在车位上方下车
      • 车位照明不良，用户在驾驶位不便观察周围环境
    • 遥控泊出典型场景
      • 从车位驶出的行车路径狭窄，有和周围车辆剐蹭的风险
      • 车位两侧车辆与车门距离过近，司机无法上车
      • 泊车位路面有积水、积雪、泥泞或附近有污秽物，用户不愿在车位上方下车
      • 车位照明不良，用户在驾驶位不便观察周围环境
      • 用户超市满载而归，两侧车辆与车门距离过近，司机无法上车
  • 具体功能
    • 控制功能
      • 近场车辆控制
      • 遥控泊车
    • 通信功能
      • 蓝牙泊出模式
        • 用户进入蓝牙自动连接范围，手机与车辆蓝牙模块自动连接，手机 APP 与车辆蓝牙控制单元进行身份验证，验证通过后，用户使用手机 APP 进入泊出模式，周期性获取车辆状态，发送心跳包及控制指令
      • 蓝牙泊入模式
        • 用户到达车位附近，使车辆进入泊车模式，选择泊位后使用手机 APP 与车辆蓝牙模块自动连接，用户激活泊入功能，与车辆蓝牙控制单元进行身份验证，验证通过后，用户使用手机 APP 周期性获取车辆状态，发送心跳包及控制指令
      • WIFI 模式泊出
        • 用户通过蜂窝网络唤醒车辆，使车辆进入泊车模式。使用手机 APP 与车辆 WIFI 热点进行连接，通过身份认证后，周期性获取车辆状态，发送心跳包及控制指令
      • WIFI 模式泊入
        • 用户到达车位附近，使车辆进入泊车模式，选择泊位后使用手机 APP 与车辆 WIFI 热点进行连接，通过身份认证后，周期性获取车辆状态，发送心跳包及控制指令
      • 在实践中使用蓝牙及 WIFI 都具有可行性。蓝牙模式准备工作：用户在车辆蓝牙覆盖范围内，开启车辆蓝牙配对功能，按照提示操作完成设备配对。当用户靠近车辆后将进行设备自动配对
  • 具体性能参数
    • APP 启动时间：小于 5 s
    • 车辆唤醒响应时间：小于 12s
    • WIFI 模式车辆唤醒时间：小于 15s
    • 心跳传输周期：不大于 200 ms
    • 数据传输周期：不大于 200 ms
    • 遥控泊车车速：不大于 5km/h
    • 刹车指令发出到车辆响应刹车时间：不大于 0.4 s
    • 刹车距离：小于 0.5m
    • 手机端障碍物检测提示：有
    • 有效工作范围：WIFI：10m 以内；BLE：15m 以内
    • 可靠性（丢包率、粘包、数据错误率） WIFI：5m 以内不大于 1%；5~10m：0~10% BLE：10m 以内不大于 1%；10~15m：10~20%
    • 行驶状态下功能是否关闭：泊入模式支持，泊出模式如果支持建议加入车内确认操作
  • 安全性
    • 信息安全
      • 车辆需要支持对使用本功能的手机 APP 进行鉴权，如果鉴权失败则本功能无法继续使用，一段时间内的尝试应该有最大次数限制，具备防止暴力破解功能
      • 传输信息需要进行加密，不应使用明文传输
      • 手机及车辆需要支持证书更新
      • 需要慎重考虑离线场景下的功能可用性，避免离线场景成为攻击点
    • 驾驶安全
      • 当车辆处于本地驾驶模式时，不支持通过手机 APP 进行遥控泊车，避免发生车内用户无感情况下被车外用户控制的情况，必须加入车内确认或选择环节，车内可以通过多种方法随时终止泊车功能
    • 环境安全
      • 功能启动时应当有闪灯、鸣笛或其他容易被观察到的示警表现，引起周围行人或车辆注意
• • 复用数字钥匙和遥控泊车的安全通信链路，完成对车辆的近场控制
• 三、车辆近场控制
  • 场景的产业现状及上下游供应商情况
    • 出于对功耗、带宽、有效距离的考虑，主机厂通常选择蓝牙技术或 wifi 技术作为车辆近场控制的媒介。车载通信终端搭载蓝牙模组、WiFi 模组和处理器，完成近场控制业务的处理，包括车况数据传输、控制指令上下行，网络管理等，通常采用技术采购和自研组合的开发模式
  • 场景定义
    • 冬天上车前提前热车、座椅加热
    • 夏天上车前提前打开空调
    • 临时需要其他人去自己车上取东西，近场开门
    • 在大型停车场通过寻车功能定位车辆
    • 使用场景局限在蓝牙/WIFI 的有效通信距离内（几十米的有效范围）
  • 具体功能
    • 空调控制
      • 实现空调开关控制、温度调节、风量调节、空调预约等功能
    • 车窗、天窗控制
      • 实现车窗、天窗开关控制
    • 车灯控制
      • 实现车灯开关控制
    • 座椅控制
      • 实现座椅加热、记忆位置调节
    • 寻车控制
      • 实现车辆闪灯鸣笛
  • 具体性能参数
    • 车端控制器执行时长：根据车端执行动作的复杂程度确定，一般小于0.5s
    • APP 启动时长：小于 5s
    • 指令下发成功率：大于 99.9%
  • 安全性
    • 通信链路加密
      • 车载通信终端与用户 APP，应用对称加密或非对称加密的方式，配合高强度的加密算法，构建安全的通信链路
    • 端侧加固
      • 用户 APP 软件需采用安全加固和代码混淆技术，提升安全等级。
    • 隐私数据加密
      • 车况等数据中涉及用户敏感信息，需加密传输。
    • 增加使用场景限制
      • 车辆处于用户本地操作时，应限制用户近场控制功能，防止指令冲突产生的 异常。