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汽车安全与防盗--无钥匙系统的设计

作者:时间:2013-12-12来源:网络收藏

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图3:的结构框图

低频发射模块和射频接收模块是的基本通讯链路,低频发射采用125KHz,为上行链路,由车子端发送至钥匙端;射频接收采用315MHz或434MHz,为下行链路,由钥匙端发送至车子端。之所以采用125KHz,一方面是为了兼容引擎防盗的相关技术,更为重要的是125KHz的信号对距离敏感,可以实现精确的距离检测,起到关键的定位作用。射频则采用传统RKE的频段,一方面兼容遥控钥匙的基本功能,更利用了其通讯速度快的优势,这里需要着重声明的是,所谓的通讯速度是指钥匙跟车子间用于认证加密的数据传输,为保证在较短时间内完成无钥匙开门或点火的过程,需要采用较高的波特率(一般为8~20kbps),通常不建议采用低端的SAW发射模块(1kbps左右),而采用基于锁相环技术的发射芯片来实现,例如NXP的PCF7900,其在FSK的模式下最高波特率可达到20kbps。同样是为了这个目的,射频频段也有采用更高频的868MHz或915MHz的趋势。如图所示,低频发射模块包括多个低频天线,安装于车门把手内用来实现无钥匙进入(Keyless Entry),安装于车身内部的用来实现无钥匙启动(一键启动Keyless Start)。

钥匙端的具体框图如图四所示,主芯片是NXP的PCF7952或PCF7953,射频发射芯片采用NXP的PCF7900,相应的在车子端的射频接收芯片是NXP的PQJ7910。PCF7952/53具有低频模拟前端(LF Front End),用来连接外围3D天线。在中,钥匙端需要外置3D低频天线,可以接收检测外部空间的3D能量场强,分别为X,Y,Z轴,通过叠加3个方向上的能量,可以保证钥匙在任何角度都能检测到同样的场强。其中的一轴天线还被复用为IMMO的功能,实现无电模式下的引擎启动。通过上行和下行链路,钥匙跟汽车可以建立起双向通讯,进行复杂的身份认证。最新的一代认证技术称为交互认证技术(Mutual-Authentication),不仅仅需要汽车来认证钥匙,同时也需要钥匙来判断车子是否合法,任何错误都会导致整个通讯结束,以此来保证系统的安全性。通讯距离是由低频上行链路125KHz决定,通常的PKE系统工作有效距离为2.5m左右,而实际有效开关门距离为1.5m~2m。除了车内外检测精度以外,钥匙端的功耗也是衡量一个无钥匙系统好坏的重要指标,PCF7952自带的电源管理模块可以最大程度的降低整个系统功耗,一套成熟的无钥匙系统方案,钥匙端在一颗2032的3V锂电池供电的情况下,电池寿命可以长达三年。

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图4:钥匙端的模块框图

在无钥匙系统之后,与防盗产品将会走向何方?NXP已经给出了确切的答案:Keylink,即下一代的汽车钥匙。它最大的突破在于,把车钥匙跟外围的智能终端联系起来,使钥匙可以跟诸如手机,PDA等设备实现近距离的无线连接,借助于手机等智能终端的显示功能和强大的处理能力,一个无比广阔的应用空间摆在了我们面前:

- 随时查询车辆状态,门窗状态,油箱油量,车内温度…手机屏幕上的显示应有尽有

- 寻找汽车,通过钥匙跟手机的配合,手机的GPS导航帮你轻松找到停车地点

- 轻松制定出行路线,在电脑前将选定的出行路线存入钥匙。进入汽车时,车载导航仪将自动导入出行信息

- 车辆维护,车辆的出厂记录,维修记录,全部都存在钥匙中,便于维护。

类似以上的应用还有很多很多,下面这则新闻则是Keylink的又一新应用,可以让我们更近距离地了解这一技术,也以此作为本文的结束:

2008年10月22日——宝马(BMW)技术研发部与恩智浦半导体(NXP Semiconductors,由飞利浦创建的独立半导体公司)推出全球第一款多功能车钥匙原型。这款产品原型具备非接触支付功能,个人进入控制以及先进的公共交通电子车票功能,以实现更强的移动性体验。配备了恩智浦的SmartMX,这款产品原型首次实现了通过车钥匙让驾驶者进行快速、安全和便捷的电子支付,为未来的消费者开创了激动人心的全新应用环境。

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