Nghiên cứu thiết kế hệ thống mở khóa cửa xe bằng vân tay và remote

Nghiên cứu thiết kế hệ thống mở khóa cửa xe hơi bằng vân tay và remote. Giải pháp an toàn, tiện lợi, bảo mật cao cho xe của bạn. Tìm hiểu ngay!

• Tác giả: Nguyễn Thành Quang
• Người hướng dẫn: Nguyễn Văn Hoàng Khánh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức
• Chuyên ngành: Cơ khí ô tô
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Thiết Kế Mô Hình Hệ Thống Mở Khóa Cửa Tài Xế Bằng Vân Tay Và Remote
• Loại tài liệu: Nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2023-2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Mục đích nghiên cứu
• 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 4. Phương pháp nghiên cứu
• 5. Phạm vi ảnh hưởng
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Những giải pháp trong và ngoài nước
• 1.2. Thực trạng và giải pháp của vấn đề nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
• 2.1. Hệ thống điều khiển khóa cửa
• 2.2. Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa
• 2.3. Cảm biến Vân Tay:
• 2.4. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến Vân Tay:
• 2.5. Thông số kỹ thuật cảm biến vân tay R503
• 2.6. Ứng dụng thực tế của cảm biến Vân Tay trong cuộc sống
• 2.7. Module giải mã và điều khiển cảm biến vân tay K215 V1
• 2.8. Điều khiển từ xa bằng sóng RF:
• 2.9. Nguyên tắc mạch điều khiển từ xa bằng sóng RF
• 2.10. Module 4 Relay Kích H/L (5VDC)
• 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ KHÓA CỬA TÀI XẾ BẰNG VÂN TAY VÀ REMOTE
• 3.1. Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển mở khóa cửa tài xế bằng vân tay
• 3.2. Cách thức hoạt động
• 3.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống mở khóa cửa bằng vân tay như sau:
• 3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống mở khóa cửa bằng Remote RF như sau:
• 3.5. Cách sử dụng vân tay:
• 3.6. Thiết kế vi mạch điều khiển
• 3.7. Thi công mô hình
• 3.8. Khung mô hình hệ thống điều khiển mở khóa cửa bằng vân tay và remote
• 3.9. Mô hình hệ thống khóa vân tay và remote
• 4. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 4.1. Nội dung kết quả nghiên cứu
• 4.2. Ý nghĩa khoa học
• 4.3. Đối với kinh tế
• 4.4. Đối với xã hội
• 4.5. Hạn chế của thiết bị
• 4.6. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Mở khóa ô tô Từ chìa cơ đến kỷ nguyên vân tay remote

Lịch sử phát triển của hệ thống khóa ô tô là một minh chứng cho sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ. Từ những chiếc chìa khóa cơ đơn giản, ngành công nghiệp ô tô đã chuyển mình sang các giải pháp tinh vi hơn nhằm nâng cao sự tiện lợi và an toàn. Giai đoạn đầu, chìa khóa thông minh (smartkey) ra đời, cho phép người dùng khóa/mở cửa mà không cần tra chìa vào ổ. Sự phát triển tiếp theo là hệ thống keyless entry, cho phép xe tự động nhận diện chủ nhân khi đến gần và mở khóa. Ngày nay, đỉnh cao của công nghệ này là việc tích hợp công nghệ sinh trắc học vào hệ thống bảo mật ô tô. Phương pháp mở khóa cửa xe bằng vân tay và remote không còn là khái niệm xa vời mà đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn quan trọng. Nghiên cứu của Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của việc kết hợp hai công nghệ này. Hệ thống này không chỉ mang lại sự tiện nghi tối đa mà còn thiết lập một tiêu chuẩn mới về hệ thống an ninh xe hơi, giải quyết triệt để các nhược điểm của phương pháp khóa truyền thống. Đây là một bước tiến tất yếu trong việc tạo ra những phụ kiện ô tô thông minh, đáp ứng nhu-cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về một trải nghiệm lái xe an toàn, hiện đại và cá nhân hóa.

1.1. Sự trỗi dậy của công nghệ Smartkey ô tô và PKE

Công nghệ smartkey ô tô và PKE (Passive Keyless Entry) đã tạo ra một cuộc cách mạng trong cách người dùng tương tác với xe. Thay vì phải thực hiện thao tác cơ học, hệ thống PKE sử dụng sóng radio tần số thấp để giao tiếp giữa chìa khóa và xe. Khi người dùng mang theo chìa khóa và tiến lại gần xe trong một phạm vi nhất định, bộ nhận tín hiệu trên xe sẽ xác thực mã định danh duy nhất từ chìa khóa. Nếu mã hợp lệ, hệ thống sẽ tự động cho phép mở cửa khi người dùng chạm vào tay nắm cửa. Tương tự, khi người dùng rời đi, khóa cửa xe tự động sẽ được kích hoạt. Công nghệ này không chỉ loại bỏ sự phiền toái của việc tìm chìa khóa mà còn tích hợp thêm nhiều tính năng hữu ích như đề nổ từ xa, mở cốp rảnh tay, hay bật đèn chào mừng. Sự phổ biến của smartkey đã thúc đẩy các nhà sản xuất xe hơi liên tục nâng cấp khóa xe để tăng cường tính cạnh tranh và mang lại giá trị gia tăng cho khách hàng.

1.2. Vai trò của công nghệ sinh trắc học trong bảo mật ô tô

Trong khi smartkey mang lại sự tiện lợi, công nghệ sinh trắc học lại cung cấp một lớp bảo mật vượt trội. Vân tay là một đặc điểm nhận dạng độc nhất và gần như không thể làm giả. Việc ứng dụng cảm biến vân tay trên xe để xác thực danh tính chủ xe đã loại bỏ hoàn toàn nguy cơ bị sao chép hoặc đánh cắp chìa khóa. Hệ thống này hoạt động bằng cách quét và số hóa các đường vân tay, sau đó so sánh với dữ liệu đã được lưu trữ. Chỉ khi có sự trùng khớp tuyệt đối, hệ thống mới cho phép truy cập. Công nghệ này không chỉ dùng để mở cửa mà còn có thể được sử dụng để khởi động động cơ, cá nhân hóa các cài đặt trong xe (vị trí ghế, gương, hệ thống giải trí) cho từng người dùng khác nhau. Đây là giải pháp tối ưu cho một hệ thống an ninh xe hơi toàn diện, biến chiếc xe trở thành một không gian cá nhân được bảo vệ nghiêm ngặt.

II. Rủi ro bảo mật Tại sao khóa cơ không còn là lựa chọn an toàn

Trong bối cảnh tội phạm công nghệ cao ngày càng tinh vi, hệ thống khóa cơ truyền thống và cả một số loại chìa khóa thông minh đời đầu đã bộc lộ nhiều điểm yếu chí mạng. Các phương pháp phá khóa vật lý như dùng vam, đoản đã trở nên quá phổ biến. Ngay cả với chìa khóa thông minh, nguy cơ bị tấn công relay (relay attack) vẫn hiện hữu, nơi kẻ gian sử dụng thiết bị để khuếch đại tín hiệu từ chìa khóa của chủ xe để mở khóa và khởi động xe từ xa. Theo báo cáo của cơ quan chức năng, năm 2022 đã ghi nhận "hơn 15.000 vụ trộm cắp xe ô tô, tăng 12% so với năm 2021", cho thấy mức độ đáng báo động của vấn đề. Sự an toàn không còn được đảm bảo chỉ bằng một lớp khóa vật lý hay một tín hiệu radio đơn giản. Nhu cầu về một giải pháp chống trộm ô tô hiệu quả hơn là vô cùng cấp thiết. Việc mở khóa cửa xe bằng vân tay kết hợp với mã hóa tín hiệu remote tiên tiến được xem là câu trả lời cho thách thức này, tạo ra một rào cản gần như không thể xuyên thủng đối với những kẻ có ý đồ xấu. Việc nghiên cứu và triển khai các hệ thống này không chỉ là một sự nâng cấp khóa xe mà là một yêu cầu bắt buộc để bảo vệ tài sản giá trị.

2.1. Phân tích lỗ hổng của chìa khóa cơ và smartkey đời đầu

Chìa khóa cơ dễ dàng bị sao chép tại các cửa hàng sửa khóa. Kỹ thuật bẻ khóa bằng các dụng cụ chuyên dụng cũng chỉ mất vài phút. Đối với smartkey ô tô thế hệ đầu, chúng thường sử dụng mã cố định (fixed code). Kẻ gian có thể sử dụng một thiết bị gọi là "code grabber" để ghi lại tín hiệu khi chủ xe bấm nút mở/khóa. Sau đó, chúng có thể phát lại tín hiệu này để điều khiển xe một cách dễ dàng. Một lỗ hổng nghiêm trọng khác là tấn công relay, đặc biệt với các hệ thống keyless entry. Kẻ gian sẽ dùng hai thiết bị: một đặt gần chủ xe để bắt và khuếch đại tín hiệu từ chìa khóa, thiết bị còn lại đặt gần xe để phát tín hiệu giả mạo, làm cho xe lầm tưởng rằng chìa khóa đang ở ngay bên cạnh. Những lỗ hổng này đòi hỏi một giải pháp bảo mật ô tô mạnh mẽ hơn.

2.2. Nhu cầu cấp thiết về giải pháp chống trộm ô tô hiệu quả

Sự gia tăng của các vụ trộm cắp xe hơi đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc trang bị các hệ thống chống trộm ô tô đa lớp và thông minh. Người dùng không chỉ mong muốn sự tiện lợi mà còn yêu cầu mức độ an toàn cao nhất cho tài sản của mình. Các giải pháp như báo động, định vị GPS là cần thiết nhưng vẫn mang tính bị động, chỉ cảnh báo khi sự việc đã xảy ra. Một hệ thống phòng thủ chủ động, ngăn chặn hành vi xâm nhập ngay từ đầu, là mục tiêu hướng tới. Việc tích hợp công nghệ sinh trắc học như vân tay, kết hợp với các thuật toán mã hóa tín hiệu remote phức tạp như mã nhảy (rolling code), chính là giải pháp đáp ứng được nhu cầu này. Việc độ smartkey với các tính năng tiên tiến này đang trở thành một xu hướng tất yếu trên thị trường phụ kiện ô tô thông minh.

III. Giải pháp mở khóa xe bằng vân tay Phân tích cơ chế hoạt động

Hệ thống mở khóa cửa xe bằng vân tay là một giải pháp bảo mật dựa trên công nghệ sinh trắc học, sử dụng đặc điểm duy nhất của mỗi cá nhân để xác thực. Trọng tâm của hệ thống là cảm biến vân tay trên xe, thường được tích hợp trên tay nắm cửa hoặc nút khởi động. Khi người dùng đặt ngón tay lên cảm biến, nó sẽ chụp lại một hình ảnh chi tiết của các đường vân. Dựa trên tài liệu nghiên cứu, có ba loại cảm biến chính: quang học, điện dung và siêu âm. Cảm biến quang học hoạt động như một máy ảnh, trong khi cảm biến điện dung sử dụng các tụ điện nhỏ để vẽ lại bản đồ vân tay, mang lại độ chính xác cao hơn. Cảm biến siêu âm là công nghệ tiên tiến nhất, tạo ra một mô hình 3D của vân tay và có thể hoạt động ngay cả khi tay bị ướt hoặc bẩn. Dữ liệu hình ảnh sau đó được một bộ xử lý phân tích, trích xuất các đặc điểm nhận dạng và so sánh với mẫu vân tay đã đăng ký trước đó trong bộ nhớ. Nếu trùng khớp, bộ điều khiển trung tâm sẽ gửi lệnh đến cơ cấu chấp hành để mở khóa cửa. Toàn bộ quá trình này diễn ra chỉ trong vài phần trăm giây. Việc nâng cấp khóa xe lên công nghệ này không chỉ tăng cường bảo mật ô tô mà còn cho phép tích hợp các tính năng cá nhân hóa cao cấp.

3.1. Nguyên lý hoạt động của cảm biến vân tay trên xe ô tô

Nguyên tắc cốt lõi của cảm biến vân tay trên xe là chuyển đổi đặc điểm vật lý của vân tay thành dữ liệu số để đối chiếu. Cụ thể, khi người dùng chạm vào, cảm biến (ví dụ như mẫu R503 được sử dụng trong nghiên cứu) sẽ quét bề mặt ngón tay. Bộ xử lý hình ảnh bên trong sẽ xác định các điểm đặc trưng như điểm kết thúc, điểm phân nhánh của các đường vân. Một thuật toán sẽ tạo ra một "mẫu" kỹ thuật số độc nhất từ các điểm này. Mẫu này sau đó được so sánh với các mẫu đã được lưu trong bộ nhớ của hệ thống (ví dụ module K215 V1.2). Nếu tìm thấy một sự trùng khớp với sai số cho phép, hệ thống xác thực thành công và gửi tín hiệu mở khóa đến rơ-le điều khiển chuột cửa. Quá trình này đảm bảo chỉ những người đã được ủy quyền mới có thể truy cập vào xe.

3.2. Ưu điểm vượt trội của khóa vân tay ô tô so với khóa cơ

Ưu điểm lớn nhất của khóa vân tay ô tô là tính bảo mật gần như tuyệt đối. Vân tay không thể bị sao chép, làm giả hay đánh cắp như chìa khóa vật lý. Thứ hai là sự tiện lợi. Người dùng không bao giờ phải lo lắng về việc quên hay làm mất chìa khóa. Thứ ba là khả năng quản lý truy cập linh hoạt. Chủ xe có thể dễ dàng thêm hoặc xóa dấu vân tay của người dùng khác, phù hợp cho việc chia sẻ xe trong gia đình hoặc doanh nghiệp. Cuối cùng, nó mang lại một trải nghiệm hiện đại và đẳng cấp, nâng cao giá trị của chiếc xe. So với khóa cơ, khóa vân tay là một bước nhảy vọt về cả an toàn và công nghệ, biến nó thành một phần không thể thiếu của hệ thống an ninh xe hơi hiện đại.

IV. Công nghệ Remote Smartkey Cách thức hoạt động và bảo mật

Công nghệ smartkey ô tô và điều khiển từ xa (remote) đã trở thành tiêu chuẩn trên hầu hết các dòng xe hiện đại. Hệ thống này hoạt động dựa trên việc truyền và nhận tín hiệu radio (sóng RF) giữa chìa khóa và một bộ thu được lắp trên xe. Khác với các hệ thống cũ, các chìa khóa thông minh ngày nay không còn sử dụng mã cố định. Thay vào đó, chúng áp dụng công nghệ mã nhảy (rolling code) hoặc mã xoay. Mỗi lần người dùng bấm nút trên remote, một mã mới, hoàn toàn khác biệt sẽ được tạo ra dựa trên một thuật toán đồng bộ giữa chìa và xe. Xe chỉ chấp nhận mã này một lần duy nhất. Điều này làm cho việc sao chép tín hiệu (code grabbing) trở nên vô dụng, vì mã đã sử dụng sẽ không còn hiệu lực. Đây là một yếu tố then chốt trong việc mã hóa tín hiệu remote. Ngoài ra, hệ thống keyless entry (hay PKE) còn nâng cao sự tiện lợi. Xe liên tục phát ra một tín hiệu tần số thấp. Khi chìa khóa thông minh đi vào vùng phủ sóng, nó sẽ "đánh thức" và phản hồi lại bằng một tín hiệu tần số cao đã được mã hóa. Nếu xe xác thực thành công, hệ thống sẽ tự động mở khóa, cho phép người dùng vào xe mà không cần bất kỳ thao tác nào.

4.1. Cơ chế hoạt động của hệ thống Keyless Entry và công nghệ PKE

Hệ thống Keyless Entry và công nghệ PKE (Passive Keyless Entry) được thiết kế để mang lại sự tiện lợi tối đa. Xe được trang bị các ăng-ten tầm ngắn, liên tục phát ra tín hiệu dò tìm ở tần số thấp (khoảng 125 kHz). Khi chìa khóa thông minh lọt vào phạm vi phủ sóng (thường là 1-2 mét), tín hiệu này sẽ cung cấp năng lượng để kích hoạt con chip bên trong chìa. Chìa khóa sau đó sẽ gửi lại một tín hiệu xác thực ở tần số cao hơn (ví dụ 433 MHz) đến bộ thu trên xe. Tín hiệu này chứa một mã nhận dạng duy nhất và một mã nhảy đã được mã hóa. ECU của xe sẽ giải mã và xác thực. Nếu thành công, khóa cửa xe tự động sẽ được mở khi có tác động lên tay nắm cửa, đồng thời cho phép người dùng khởi động xe bằng nút bấm. Đây là một cơ chế giao tiếp hai chiều, bảo mật và hiệu quả.

4.2. Tầm quan trọng của mã hóa tín hiệu remote Rolling Code

Việc mã hóa tín hiệu remote bằng thuật toán mã nhảy (Rolling Code) là nền tảng của bảo mật ô tô hiện đại. Thuật toán này đảm bảo rằng mỗi tín hiệu được gửi từ chìa khóa đến xe là duy nhất và không thể đoán trước. Cả chìa khóa và xe đều chia sẻ một khóa mã hóa bí mật và một bộ đếm đồng bộ. Mỗi lần nút được nhấn, bộ đếm tăng lên và một mã mới được tạo ra dựa trên khóa bí mật và giá trị bộ đếm hiện tại. Xe sẽ so sánh mã nhận được với mã mà nó dự kiến sẽ nhận. Nếu khớp, lệnh được thực hiện và bộ đếm của xe cũng tăng lên. Nếu ai đó ghi lại và phát lại mã cũ, xe sẽ từ chối vì nó đang mong đợi một mã mới. Công nghệ này đã vô hiệu hóa gần như hoàn toàn phương thức tấn công "code grabbing", một mối đe dọa lớn đối với các hệ thống smartkey đời đầu.

V. Nghiên cứu thực tiễn Lắp đặt hệ thống khóa vân tay ô tô

Dựa trên đề tài "Nghiên cứu và thiết kế mô hình hệ thống mở khóa cửa tài xế bằng vân tay và remote" của Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức, việc ứng dụng lý thuyết vào thực tiễn đã được chứng minh thành công. Mô hình này tích hợp cả hai phương thức xác thực: mở khóa cửa xe bằng vân tay và remote RF. Các thành phần chính bao gồm một cảm biến vân tay quang học R503, module giải mã và điều khiển K215 V1.2, một module thu sóng RF 433Mhz học lệnh, và một module 4 rơ-le để điều khiển cơ cấu chấp hành (chuột cửa). Cảm biến vân tay và tay nắm cửa được lắp đặt trên một mô hình cánh cửa mô phỏng. Khi người dùng đặt vân tay hợp lệ, module K215 V1.2 sẽ xử lý, xác thực và kích hoạt rơ-le tương ứng để mở khóa. Tương tự, khi nhận tín hiệu từ remote RF, module thu sóng sẽ giải mã và cũng kích hoạt rơ-le. Nghiên cứu này cho thấy việc độ smartkey và tích hợp khóa vân tay ô tô cho các dòng xe phổ thông là hoàn toàn khả thi với chi phí hợp lý. Nó mở ra một hướng phát triển tiềm năng cho thị trường phụ kiện ô tô thông minh, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận với công nghệ bảo mật ô tô tiên tiến.

5.1. Các thành phần chính trong mô hình nghiên cứu ứng dụng

Mô hình được xây dựng từ các module có sẵn trên thị trường, chứng tỏ tính thực tiễn cao. Cảm biến vân tay R503 được chọn vì độ tin cậy và khả năng lưu trữ lên đến 200 dấu vân tay. Trái tim xử lý là Module K215 V1.2, có khả năng giải mã tín hiệu vân tay và điều khiển trực tiếp rơ-le mà không cần vi điều khiển phức tạp. Đối với chức năng điều khiển từ xa, Module thu sóng RF 433Mhz học lệnh được sử dụng, cho phép dễ dàng sao chép và đăng ký remote mới. Cuối cùng, Module 4 Relay Kích H/L (5VDC) đóng vai trò là cơ cấu chấp hành, nhận tín hiệu điều khiển để đóng/mở mạch điện cung cấp cho chuột khóa cửa. Sự kết hợp này tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh, linh hoạt và dễ lắp đặt.

5.2. Quy trình hoạt động thực tế của hệ thống khóa tích hợp

Quy trình vận hành được thiết kế đơn giản và hiệu quả. Để mở bằng vân tay, người dùng chỉ cần đặt ngón tay đã đăng ký lên cảm biến. Hệ thống sẽ tự động so sánh và mở khóa trong chưa đầy một giây. Để mở bằng remote, người dùng nhấn nút trên điều khiển từ xa. Tín hiệu RF được module thu nhận, giải mã và gửi lệnh đến rơ-le. Hệ thống cũng cho phép quản lý người dùng một cách dễ dàng: có thể thêm vân tay mới hoặc xóa các vân tay không còn sử dụng thông qua các nút chức năng trên module điều khiển. Nghiên cứu đã chứng minh rằng các cơ cấu hoạt động linh hoạt, cho thấy khả năng tương thích cao khi lắp đặt thực tế lên các dòng xe chưa được trang bị tính năng này, tạo tiền đề cho việc thương mại hóa giải pháp nâng cấp khóa xe một cách rộng rãi.

VI. Tương lai hệ thống an ninh xe hơi Xu hướng và hạn chế cần biết

Hệ thống mở khóa cửa xe bằng vân tay và remote RF, dù rất tiên tiến, vẫn chỉ là một bước trong quá trình phát triển không ngừng của hệ thống an ninh xe hơi. Hướng phát triển trong tương lai là tích hợp đa phương thức sinh trắc học, kết hợp vân tay với nhận dạng khuôn mặt hoặc giọng nói để tăng cường bảo mật lên mức tối đa. Trí tuệ nhân tạo (AI) cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích hành vi người dùng, phát hiện các dấu hiệu bất thường và cảnh báo sớm về nguy cơ bị tấn công. Tuy nhiên, các công nghệ hiện tại vẫn tồn tại một số hạn chế. Như tài liệu nghiên cứu đã chỉ ra, cảm biến vân tay có thể gặp khó khăn khi tay người dùng bị ướt hoặc bẩn. Hệ thống remote RF vẫn có nguy cơ bị nhiễu sóng. Nguy cơ bị hack, dù rất thấp, vẫn tồn tại nếu kẻ gian có trình độ chuyên môn cao. Do đó, việc liên tục cập nhật phần mềm, sử dụng các thuật toán mã hóa tín hiệu remote mới nhất và nâng cao nhận thức người dùng là vô cùng quan trọng. Tương lai của bảo mật ô tô không chỉ nằm ở phần cứng mà còn ở sự thông minh của phần mềm và sự cảnh giác của người sử dụng.

6.1. Hạn chế của công nghệ và các rủi ro bảo mật tiềm ẩn

Mặc dù hiệu quả, hệ thống vẫn có những hạn chế nhất định. Cảm biến quang học có thể bị đánh lừa bởi các bản sao vân tay chất lượng cao. Tín hiệu RF có thể bị gây nhiễu bởi các thiết bị phát sóng mạnh trong cùng khu vực. Về mặt bảo mật, rủi ro lớn nhất là việc hacker có thể truy cập vật lý vào hệ thống ECU của xe để can thiệp. Mặc dù rất khó thực hiện, đây vẫn là một khả năng cần được xem xét. Do đó, việc bảo vệ vật lý cho các module điều khiển và sử dụng các giao thức truyền thông được mã hóa ngay cả bên trong xe là một yêu cầu cần thiết cho một hệ thống an ninh xe hơi toàn diện.

6.2. Hướng phát triển Tích hợp AI nhận diện khuôn mặt và giọng nói

Tương lai của việc truy cập xe hơi sẽ vượt ra ngoài vân tay và remote. Công nghệ nhận dạng khuôn mặt 3D, có khả năng phân biệt người thật và hình ảnh, sẽ là lớp bảo mật tiếp theo. Nhận dạng giọng nói có thể được sử dụng như một lệnh xác thực bổ sung. Trí tuệ nhân tạo sẽ học thói quen của chủ xe (thời gian, địa điểm sử dụng xe) và có thể khóa hệ thống hoặc gửi cảnh báo nếu phát hiện một hành vi truy cập bất thường, ví dụ như cố gắng khởi động xe ở một địa điểm lạ vào lúc nửa đêm. Sự kết hợp của các công nghệ này sẽ tạo ra một hệ thống bảo mật ô tô thông minh, chủ động và gần như không thể bị xâm phạm, định hình lại hoàn toàn khái niệm về an toàn và bảo mật cho phương tiện cá nhân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đề tài phát triển dựa trên tính năng thông minh của các xe hiện nay. Với công nghệ mở khóa bằng Remote đã không còn quá xa lạ gì với chúng ta, nhưng hệ thống này với giá thành rẽ và dễ lắp đặt thì rất thích hợp cho các dòng xe mở khóa bằng chìa.

Riêng đối với việc mở khóa bằng vân tay công nghệ này còn rất mới và ít có xe có được áp dụng công nghệ này. Công nghệ mở khóa cửa bằng vân tay và remote ngày càng phát triển và trở nên phổ biến, việc ứng dụng công nghệ này vào xe ô tô là một xu hướng tất yếu. Sự tiện nghi đem lại cho ta cảm giác thoải mái hơn đặc biệt ta không còn lo lắng về việc quên chìa khóa hay đi đâu cũng mang trong mình chiếc chìa khóa này nữa. Bên cạnh sự tiện nghi, hệ thống mở cửa bằng Remote và vân tay mang lại tính bảo mật và khả năng chống trộm cao hơn so với chìa khóa cơ thông thường.

Chính vì những vấn đề trên nhóm em sẽ nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển mở khóa cửa bằng vân tay và remote có thể áp dụng cho các dòng xe ô tô, xe tải chưa có công nghệ này và làm mô hình phục vụ cho học tập và nghiên cứu với tên đề tài là: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG MỞ KHÓA CỬA TÀI XẾ BẰNG VÂN TAY VÀ REMOTE 1. Những giải pháp trong và ngoài nước. Trong nước: Đề tài "Thiết kế và chế tạo hệ thống khóa cửa thông minh sử dụng vân tay và mật mã" (Đại học Bách khoa Hà Nội, 2020): Hệ thống sử dụng cảm biến vân tay quang học và bàn phím mật mã. Khả năng bảo mật cao, giá thành hợp lý.

Đề tài "Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nhận diện vân tay vào hệ thống khóa cửa" (Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh, 2018): Hệ thống sử dụng cảm biến vân tay điện dung và kết nối wifi. Có thể mở khóa từ xa qua điện thoại thông minh. QLĐT-BM12-QT29 9 Hình 1.

Ứng dụng công nghệ nhận diện vân tay vào hệ thống khóa cửa 1. Ngoài nước: Đề tài "Fingerprint-based door lock system using Raspberry Pi" (International Journal of Engineering and Technology, 2019): Hệ thống sử dụng cảm biến vân tay quang học và vi mạch Raspberry Pi. Mã nguồn mở, dễ dàng tùy chỉnh. Hệ thống sử dụng cảm biến vân tay quang học và vi mạch Raspberry Pi QLĐT-BM12-QT29 10 1.

Thực trạng và giải pháp của vấn đề nghiên cứu 1. Thực trạng: Nhu cầu bảo mật cho xe ô tô ngày càng cao do tình trạng trộm cắp xe gia tăng. Theo báo cáo của Bộ Công an Việt Nam, năm 2022 có hơn 15.000 vụ trộm cắp xe ô tô, tăng 12% so với năm 2021. Khóa cửa cơ truyền thống dễ bị sao chép, bẻ khóa.

Kỹ thuật "bẻ khóa vam" hay "móc khóa" chỉ mất vài phút để mở khóa xe. Nhu cầu sử dụng các giải pháp mở khóa xe thông minh, tiện lợi ngày càng tăng. Khảo sát của NielsenIQ năm 2023 cho thấy 72% người dùng xe ô tô tại Việt Nam quan tâm đến việc sử dụng các giải pháp mở khóa xe thông minh. Giải pháp: Hệ thống mở khóa cửa xe bằng vân tay và remote là một giải pháp an toàn, khó sao chép, tiện lợi và dễ dàng sử dụng cho xe ô tô.

Có thể tích hợp nhiều tính năng an ninh khác như báo động, khởi động xe từ xa, theo dõi vị trí xe. Thiết kế và xây dựng một mô hình mô phỏng cảnh cửa xe (bên người lái) có bản lề và cơ cấu khóa cửa bằng cơ khí và có tích hợp tính năng mở khóa bằng vân tay và remote RF. QLĐT-BM12-QT29 11 CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.

Hệ thống điều khiển khóa cửa Hệ thống điều khiển khoá cửa không đơn thuần đóng/mở các cửa xe bằng công tắc cơ khí, mà còn điều khiển mô tơ điện tuỳ theo sự vận hành công tắc điều khiển khoá cửa và chìa khoá. Hệ thống cũng có chức năng chống quên chìa khoá, chức năng mở khoá hai bước và chức năng bảo vệ. Các chức năng của hệ thống khác nhau tuỳ theo kiểu xe, cấp nội thất và thị trường. Hệ thống điều khiển khóa cửa trên ô tô.

Hệ thống điều khiển khoá cửa có các chức năng sau đây. Các chức năng của hệ thống khác nhau tuỳ theo kiểu động cơ, cấp nội thất và thị trường. Chức năng điện Chức năng khoá/mở khoá bằng tay: Khi ấn công tắc điều khiển khoá cửa về phía khoá/mở khoá, thì tất cả các cửa đều được khoá/mở khoá. Chức năng khoá/mở khoá cửa bằng chìa: Khi chìa khoá được tra vào ổ khoá của cửa phía người lái và hành khách và xoay về vị trí khoá/mở khoá, thì tất cả các cửa đều được khoá/mở.

QLĐT-BM12-QT29 12 Hình 4. Chức năng điện của hệ thống khóa cửa ô tô b. Chức năng mở khoá hai bước Đây là chức năng mở khoá bằng chìa. Khi chìa khoá được dùng để mở khoá một cửa, thì chỉ duy nhất cửa đó mới mở được bằng thao tác thứ nhất (bước 1).

Còn các cửa khác muốn mở được, thì phải dùng thao tác thứ hai (bước 2). Chức năng mở khóa hai bước QLĐT-BM12-QT29 13 c. Chức năng chống quên chìa khoá Khi mở cửa phía người lái và chìa khoá đang ở trong ổ khoá điện, việc xoay núm khoá cửa về vị trí khoá (với công tắc vị trí khoá tắt OFF) sẽ mở tất cả các cửa nhờ mạch chống quyên chìa. Khi công tắc điều khiển khoá cửa hoạt động để khoá cửa như ở điều kiện trên, thì tất cả các cửa được khoá một lần và mở lại do được kích hoạt bởi mạch chống quên chìa khoá.

Chức năng bảo vệ Để ngăn không cho cửa mở khoá bằng cách ấn công tắc điều khiển khoá cửa bằng một thanh hoặc một dụng cụ tượng tự qua khoảng trống giữ kính cửa và khung cửa, khi cửa sổ đang mở, thực hiện thao tác khoá cửa bằng chìa hoặc bộ điều khiển từ xa (bộ điều khiển khoá cửa từ xa) sẽ thiết lập chức năng bảo vệ khoá cửa và loại bỏ chức năng mở khoá nhờ công tắc điều khiển cửa. Chức năng điều khiển cửa sổ điện khi đã tắt khoá điện Ở một số hệ thống điều khiển khoá cửa, rơle cấp nguồn nằm trong rơle tổ hợp điều khiển cấp điện cho hệ thống cửa sổ điện khi chức năng điều khiển cửa sổ điện sau khi tắt khoá điện được kích hoạt. Chức năng cơ khí (chức năng mở cửa bằng kéo cần mở cửa bên trong): Chức năng này cho phép người lái mở cửa xe bằng cách kéo cần ở bên trong cửa ngay cả khi cửa bị khoá. QLĐT-BM12-QT29 14 Hình 6.

Chức năng cơ khí Hệ thống điều khiển khoá cửa được điều khiển bằng rơle tổ hợp bao gồm các chi tiết sau: − Rơle tổ hợp (ECU điều khiển khoá cửa): Rơle tổ hợp nhận các tín hiệu từ mỗi công tắc và truyền các tín hiệu khoá/mở khoá cho mỗi cụm khoá cửa để dẫn động môtơ điều khiển khoá cửa cho từng cửa. QLĐT-BM12-QT29 15 Hình 7. Các bộ phận của hệ thống điều khiển khóa cửa − Khoá điện − Công tắc cảnh báo mở khoá bằng chìa: Công tắc cảnh báo mở khoá cửa bằng chìa xác định xem chìa khoá điện đã được tra vào ổ khoá điện chưa. − Công tắc cửa của lái xe Hình 8.

Cấu tạo cụm khóa cửa QLĐT-BM12-QT29 16 − Cụm khoá cửa: Cụm khoá cửa khoá/mở khoá từng cửa. Các cửa có thể được khoá/mở khóa khi mô tơ điều khiển khoá cửa đặt bên trong được kích hoạt bằng điện. Công tắc vị trí khóa cửa − Công tắc điều khiển khoá cửa (Công tắc chính cửa sổ điện): Trong các trường hợp khác, thao tác khoá/mở khoá được điều khiển bằng ECU trong MPX (hệ thống thông tin đa chiều). Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa Hệ thống điều khiển khoá cửa từ xa là một hệ thống gửi các tín hiệu từ bộ điều khiển từ xa được gắn cùng chìa khoá để khoá/mở khoá các cửa xe ngay cả khi đứng cách xa xe.

Khi bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa nhận được tín hiệu phát ra từ bộ điều khiển từ xa. Nó gửi tín hiệu hoạt động đến rơle tổ hợp. Rơle tổ hợp điều khiển các mô tơ khoá cửa dựa trên tín hiệu nhận được. Ngoài chức năng này rơle tổ hợp còn có chức năng khoá tự động, chức năng lặp lại, chức năng phản hồi và các chức năng khác.

Các chức năng của hệ thống điều khiển khoá cửa xe từ xa khác nhau tuỳ theo kiểu xe, cấp nội thất và thị trường. QLĐT-BM12-QT29 17 Hình 10. Hệ thống điều khiển khóa cửa xe từ xa Hệ thống điều khiển khoá cửa từ xa có các chức năng sau đây. Các chức năng của hệ thống điều khiển khoá cửa xe từ xa khác nhau tuỳ theo kiểu xe, cấp nội thất và thị trường.

Chức năng khoá/mở khoá tất cả các cửa: Ấn vào công tắc LOCK hoặc UNLOCK của bộ điều khiển từ xa sẽ khoá hoặc mở khoá tất cả các cửa xe. Chức năng mở khoá 2 bước: Ấn vào công tắc UNLOCK hai lần trong thời gian 3 giây sẽ mở tất cả các cửa xe sau khi cửa người lái được mở khoá. Chức năng phản hồi hoặc báo lại: Đèn cảnh báo nguy hiểm sẽ nhấp nháy một lần khi khoá và hai lần khi mở khoá để báo rằng thao tác khoá/mở khoá cửa đã hoàn thành. Chức năng kiểm tra hoạt động của bộ điều khiển từ xa: Khi ấn lên công tắc của bộ điều khiển từ xa để khoá/mở khoá cửa xe hoặc cửa khoang hành lý, thì đèn chỉ báo hoạt động của bộ điều khiển từ xa bật sáng để thông báo rằng hệ thống này đang hoạt động.

Tuy nhiên nếu pin hết điện, thì đèn này sẽ không sáng. QLĐT-BM12-QT29 18 Hình 11. Các chức năng của hệ thống điều khiển khoá cửa xe từ xa. Chức năng mở cửa khoang hành lý: Để mở cửa khoang hành lý phải ấn và giữ công tắc mở cửa khoang hành lý của bộ điều khiển từ xa trong thời gian khoảng một giây.

Chức năng đóng/mở cửa sổ điện: Nếu ấn vào công tắc khoá/mở khoá cửa xe khoảng 2,5 giây hoặc lâu hơn mà không có chìa khoá trong ổ khoá điện, thì tất cả kính cửa sổ của xe có thể được đóng hoặc mở. Quá trình mở/đóng cửa sổ điện sẽ tiếp tục khi nào còn giữ công tắc và dừng lại khi thả ra. Chức năng báo động: Nếu giữ công tắc khoá cửa xe của bộ điều khiển từ xa lâu hơn khoảng từ hai đến ba giây, thì sẽ làm kích hoạt hệ thống chống trộm (còi sẽ kêu cũng như đèn pha, đèn hậu và đèn cảnh báo nguy hiểm sẽ nháy). QLĐT-BM12-QT29 19 Hình 12.

Chức năng mở cửa sổ điện và báo động.