被動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)中RF設(shè)計(jì)的考慮事項(xiàng)

引言

被動(dòng)門(mén)禁 (Passive Entry, PE)系統(tǒng)在汽車(chē)舒適度和安全性方面正在引領(lǐng)一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。盡管這種技術(shù)幾年前就已經(jīng)問(wèn)世了，但直到最近才開(kāi)始快速流行，主要是因?yàn)橄到y(tǒng)集成度不斷提高，使系統(tǒng)成本得以大幅度降低。

就完全性而言，遙控?zé)o匙門(mén)禁(Remote Keyless Entry, RKE)系統(tǒng)是交互式的，即用戶(hù)必須按下鑰匙才能打開(kāi)車(chē)門(mén)；而被動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)則是被動(dòng)式的，也就是說(shuō)，它們無(wú)需用戶(hù)做出任何交互式動(dòng)作就可以打開(kāi)車(chē)門(mén)。當(dāng)用戶(hù)準(zhǔn)備進(jìn)入車(chē)輛時(shí)，通過(guò)拉門(mén)柄的動(dòng)作觸發(fā)PE系統(tǒng)發(fā)射低頻Low frequency, LF)信號(hào)。幾毫秒內(nèi)密鑰卡接收到LF信號(hào)，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，然后經(jīng)由射頻(RF)信道把加密信號(hào)發(fā)送給車(chē)輛作確認(rèn)。

被動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)還可以包含一個(gè)被動(dòng)式引擎發(fā)動(dòng)功能，即被動(dòng)門(mén)禁啟動(dòng)(Passive Entry Go, PEG)。只要系統(tǒng)確認(rèn)密鑰卡在車(chē)輛里面，則駕駛員一坐上駕駛席就會(huì)觸發(fā)LF電路。在驗(yàn)證確認(rèn)并且完成位置測(cè)量之后，只需按下啟動(dòng)鍵就可以發(fā)動(dòng)引擎。

這兩種情況都是通過(guò)密鑰卡來(lái)接收純文本數(shù)據(jù)，并利用功能強(qiáng)大的硬件加密模塊(如AES-28模塊)對(duì)之進(jìn)行加密，然后再把加密數(shù)據(jù)返回給車(chē)輛以做驗(yàn)證。

PE密鑰卡采用小型鋰電池，為數(shù)據(jù)接收、加密及傳輸提供電源。被動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)中的密鑰卡經(jīng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)確保盡可能長(zhǎng)的電池壽命。如果電池快將用完，密鑰卡就會(huì)進(jìn)入一個(gè)緊急模式，通過(guò)LF線圈獲得足夠的磁場(chǎng)能量來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)電池工作。這時(shí)需要把密鑰卡放置在車(chē)門(mén)線圈附近的位置。在這種情況下，系統(tǒng)只會(huì)通過(guò)LF信道進(jìn)行通信。

典型的PE系統(tǒng)

一個(gè)典型的PE系統(tǒng)是由汽車(chē)車(chē)內(nèi)部分和一個(gè)密鑰卡子系統(tǒng)組成，這兩者作為通信對(duì)等點(diǎn)，建立有兩條通信鏈路：(1) LF上行鏈路：車(chē)輛到密鑰卡，(2) 超高頻(UHF)下行鏈路：密鑰卡到車(chē)輛 (見(jiàn)圖1)。

圖1 被動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)的模塊示意圖

車(chē)內(nèi)部分

當(dāng)用戶(hù)拉動(dòng)汽車(chē)門(mén)柄時(shí)，車(chē)輛中的天線驅(qū)動(dòng)器便會(huì)產(chǎn)生LF場(chǎng)。這種變化激活中央儀表板的控制器，請(qǐng)求密鑰卡啟動(dòng)LF通信。通常每扇車(chē)門(mén)內(nèi)都安裝有LF天線線圈，由天線驅(qū)動(dòng)器單元驅(qū)動(dòng) (一個(gè)天線驅(qū)動(dòng)器單元可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)天線線圈，比如，ATA5279就能夠驅(qū)動(dòng)多達(dá)6個(gè)不同的天線線圈)。系統(tǒng)采用一個(gè)UHF接收器模塊來(lái)接收從密鑰卡發(fā)出的RF數(shù)據(jù)，以支持RF鏈路。接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)加密后再被發(fā)送回儀表板控制器，然后通過(guò)軟件進(jìn)行解密(AES-128)。