РАЙА БОС, ученый и исследовательский технолог
Synaptics
www.synaptics.com
Автомобильные инженеры продолжают смотреть на смартфон, чтобы предоставить модель для развития все более сложного пользовательского интерфейса, а большой сенсорный экран с центральным информационным дисплеем (CID) является хорошим примером. Теперь дизайнеры добавили еще одну функцию смартфона, датчик отпечатков пальцев, чтобы улучшить и модернизировать интерфейс водителя для работы в автомобиле и за его пределами.
Эта и другие формы биометрической аутентификации демонстрируют большие перспективы, если они реализованы с учетом конфиденциальности пользователей и экстремальных условий для автомобильной операционной системы. Тем не менее, разработчики должны учитывать, что случаи использования биометрической аутентификации в автомобиле выглядят по-разному, что, возможно, удивительно, чем у смартфона.
Персонализация работы пользователя
Очевидное предположение об обнаружении отпечатков пальцев в автомобиле заключается в том, что его следует использовать в качестве удобной и надежной замены ключа - как для обеспечения доступа в кабину, так и для запуска двигателя. Однако обнаружение отпечатков пальцев является неудовлетворительной формой безопасности в транспортных средствах по двум причинам.
Первый - это удобство, связанное с моделью использования. Автомобиль может управляться кем-либо, кроме зарегистрированного владельца, в чрезвычайных ситуациях или при использовании услуги камердинера. Таким образом, датчик отпечатков пальцев никогда не сможет полностью заменить ключ.
Вторая - безопасность. Датчики отпечатков пальцев имеют спецификацию «ложного приема», поскольку они иногда принимают отпечаток незнакомца, как у зарегистрированного пользователя. Это неприемлемо для производителей автомобилей, поэтому обычные беспроводные ключи не должны заменяться датчиками отпечатков пальцев на ручке двери или кнопке запуска.
Тем не менее, обнаружение отпечатков пальцев позволяет сделать два далеко идущих улучшения в пользовательском интерфейсе: персонализация и аутентификация платежей. Датчик отпечатков пальцев может быстро определить, кто управляет, и настроить параметры пользователя соответственно, включая настройки места, климата и развлечений.
В то время как персонализация улучшает работу пользователя, она также помогает водителям воспользоваться сложными функциями и функциями автомобиля, многие из которых в современных автомобилях скрыты за многослойными структурами меню и сложными наборами команд. Исследования показали, что за каждый шаг, добавленный к пользовательскому интерфейсу, выпадает 10% пользователей. Персонализация с помощью сенсора отпечатка пальца уменьшает количество шагов до одного или даже ни одного.
Датчики отпечатков пальцев в автомобиле также могут упрощать платежи внутри автомобиля; например, при оплате дорожных сборов и платы за парковку или взимания платежной карты в накопительном магазине. Например, в гараже система распознавания номерных знаков автоматически идентифицирует автомобиль, а бэкэнд оплаты свяжет автомобиль с предварительно зарегистрированной платежной картой (рис.1).
Платежный терминал затем отправит запрос авторизации оплаты по беспроводной сети на автомобиль. Затем драйвер аутентифицирует использование платежной карты с отпечатком пальца.
Стандарты, такие как спецификация UAF, опубликованная Альянсом FIDO (fidoalliance.org), определяют процессы для подтверждения биометрических показателей, таких как отпечатки пальцев, в качестве альтернативы паролям или PIN-кодам. Аутентификация с помощью отпечатка пальца - это намного более быстрая и простая операция, чем прохождение через окно двери водителя, чтобы вставить карту в считывающее устройство, а затем ввести PIN-код на клавиатуре.
Рисунок 1: Определение чувствительности отпечатков пальцев обеспечивает быстрый и удобный способ для авторизации автографа.
Параметры биометрического индикатора
Наряду с датчиками отпечатков пальцев другие формы биометрического зондирования, рассматриваемые авторами, включают распознавание лиц, распознавание радужки и вариабельность сердечного ритма (т. Е. Взятые из беспроводного браслета для мониторинга здоровья). Существует также некоторый интерес к возможности сочетания биометрических показателей, таких как сердечный ритм, кровяное давление и пот, чтобы определить состояние здоровья водителя и состояние души. Это может позволить автомобилю выдать предупреждение водителю, например, припарковать автомобиль и отдохнуть, если индикаторы подскажут, что водитель сонливый или иным образом подвергается риску. С появлением усовершенствованных систем помощи водителю (ADAS) автомобиль может даже взять под контроль водителя и припарковаться в безопасном месте.
В то же время предпочтительным биометрическим индикатором является отпечаток пальца, поскольку его работа хорошо понятна пользователям и потому, что технология уже доказана в смартфонах.
Выбор оптимального датчика отпечатков пальцев
При выборе датчика отпечатков пальцев факторы, которые следует учитывать, включают общий размер решения и потребление энергии, надежность, точность и диапазон, например, в 3D-приложениях. Имея это в виду, существует три основных технологии обнаружения отпечатков пальцев, доступных для автомобильных приложений:
- Емкостное зондирование: это используется в самых продаваемых смартфонах в мире из-за небольшого размера - сенсорная панель толщиной всего в несколько десятков микрон и небольшая контрольная микросхема - и низкое энергопотребление. Обратите внимание, однако, что существует небольшое количество случаев, когда емкостное распознавание отпечатков пальцев может потерпеть неудачу из-за проблем с «сухим пальцем» или когда у пользователя возникают серьезные рубцы или мозоли.
- Оптическое распознавание отпечатков пальцев: оптические датчики очень надежны и точны, поэтому они широко используются на пограничных переходах. Тем не менее, датчики требуют подсветки для подсветки пальца и все еще сравнительно громоздки по сравнению с емкостными решениями.
- Ультразвуковое зондирование: это обеспечивает надежное обнаружение отпечатков пальцев в 3D, но не нашло своего пути в основные мобильные устройства и является относительно дорогостоящим и недоказанным вариантом.
Еще одно соображение - гибкость дизайна: важно обеспечить включение датчика без добавления поверхностного пространства или загромождения кабины. С этой точки зрения те же преимущества сенсорного отпечатка пальца, которые нравятся дизайнерам смартфонов, одинаково нравятся автопроизводителям. Ультратонкая сенсорная панель емкостного датчика дает дизайнерам больше свободы в отношении стиля, формы и конфигурации сенсорного блока в соответствии с формой и функциями кабины (рис.2).
Наряду с экономией места, эта конкретная конструкция позволяет использовать датчик отпечатков пальцев с обеих рук водителя на рулевом колесе. В демонстрации датчик отпечатка пальца был объединен с датчиком силы, так что событие аутентификации может быть запущено только тогда, когда пэд намеренно нажат. Это позволяет избежать случайной аутентификации, когда руки опираются на руль.
Рисунок 2: В демонстрации рабочего рулевого колеса (круглая красная), емкостный датчик отпечатков пальцев (вставка) также удваивается как направляющая панель (D-Pad) для навигации в пользовательском интерфейсе автомобиля.
Требования к успешной реализации
Существует три элемента успешной реализации распознавания отпечатков пальцев: механическая конструкция сенсорной панели, чувствительность контроллера IC и алгоритмы, выполняемые на IC для принятия или отклонения отпечатков пальцев.
Контроллер IC-контроллера и программное обеспечение требуют специфической экспертизы домена, поэтому разработчики автомобильной системы и подсистемы должны рассмотреть возможность поиска технологии у сторонних поставщиков вместо проектирования с нуля. Ищите поставщика, который имеет проверенную репутацию, особенно в смартфонах, в которых высокие объемы и надежность имеют решающее значение.
Механический дизайн - площадь и толщина чувствительной площадки, материал, из которого он изготовлен, и его расположение в автомобиле - будет определяться изготовителем автомобиля. Тем не менее, OEM-производители могут использовать сторонний поставщик датчиков отпечатков пальцев с множеством различных конфигураций сенсорной панели для клиентов смартфонов.
Тем не менее, различия между потребительскими и автомобильными эксплуатационными требованиями являются значительными. Например, хотя смартфон обычно обновляется каждые 24 месяца или около того, автомобили могут оставаться в эксплуатации в течение 10-12 лет до замены. Это означает, что датчик отпечатков пальцев, материал, покрывающий датчик, и MCU все должны работать надежно и выглядят косметически привлекательными в течение гораздо более длительного периода времени.
Это особенно сложно в автомобильной среде, которая требует компонентов для поддержки экстремальных рабочих температур (от -40 ° C до 85 ° C); быть устойчивым к влажности, пыли, солнечному свету, жидкостям и другим факторам окружающей среды; и обеспечивают более надежную устойчивость к помехам от ESD и RF.
Чтобы обеспечить надежность, разработчики должны убедиться, что компоненты соответствуют стандартам автомобильной инженерии, таким как стандарт ISO 11452 для электромагнитной совместимости автомобилей (EMC) и спецификации Совета автомобильной электроники (AEC-Q100) для использования в суровых автомобильных условиях.
Поскольку они используются для защиты доступа к конфиденциальной информации, датчики отпечатков пальцев станут привлекательными объектами для хакеров, использующих поддельный отпечаток пальца, чтобы получить доступ. Это потребует от систем отпечатков пальцев получать регулярные обновления программного обеспечения безопасности, как только машина покинет завод, а будущим поколениям конкретной модели автомобиля также может потребоваться обновить возможности обработки и хранения данных отпечатков пальцев, чтобы идти в ногу с более сложным программным обеспечением для защиты от спуфинга, Таким образом, разработчики автомобилей и OEM-производители должны искать решения отпечатков пальцев от поставщиков с дорожной картой для поддержки MCU, которая обеспечивает совместимость штырей и программного обеспечения между поколениями MCU. Также рекомендуется, чтобы OEM-производители поставляли свои компоненты у поставщиков с надежной репутацией для долгосрочной поддержки продукта.
Вывод
Таким образом, в качестве проверенной технологии емкостной метод является первой технологией распознавания отпечатков пальцев, принимаемой в автомобиле. Однако для успешной реализации разработчики должны знать о моделях использования и проблемах конфиденциальности, а также о критериях выбора опции отпечатка пальца.
Время покажет, будет ли оно предпочтительнее в автомобильной промышленности в долгосрочной перспективе, и нет сомнений в том, что оптические, ультразвуковые и другие технологии будут оценены, и могут быть введены другие формы биометрического зондирования.
Тем временем, емкостное распознавание отпечатков пальцев понравилось и понято пользователям смартфонов, и оно дает готовый для автомобильных дизайнеров способ сделать работу пользователя более удобной, более личной и более безопасной.