汽車安全與防盜――無鑰匙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖3：無鑰匙系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

低頻發(fā)射模塊和射頻接收模塊是無鑰匙系統(tǒng)的基本通訊鏈路，低頻發(fā)射采用125KHz，為上行鏈路，由車子端發(fā)送至鑰匙端；射頻接收采用315MHz或434MHz，為下行鏈路，由鑰匙端發(fā)送至車子端。之所以采用125KHz，一方面是為了兼容引擎防盜的相關(guān)技術(shù)，更為重要的是125KHz的信號(hào)對(duì)距離敏感，可以實(shí)現(xiàn)精確的距離檢測，起到關(guān)鍵的定位作用。射頻則采用傳統(tǒng)RKE的頻段，一方面兼容遙控鑰匙的基本功能，更利用了其通訊速度快的優(yōu)勢(shì)，這里需要著重聲明的是，所謂的通訊速度是指鑰匙跟車子間用于認(rèn)證加密的數(shù)據(jù)傳輸，為保證在較短時(shí)間內(nèi)完成無鑰匙開門或點(diǎn)火的過程，需要采用較高的波特率(一般為8～20kbps)，通常不建議采用低端的SAW發(fā)射模塊(1kbps左右)，而采用基于鎖相環(huán)技術(shù)的發(fā)射芯片來實(shí)現(xiàn)，例如NXP的PCF7900，其在FSK的模式下最高波特率可達(dá)到20kbps。同樣是為了這個(gè)目的，射頻頻段也有采用更高頻的868MHz或915MHz的趨勢(shì)。如圖所示，低頻發(fā)射模塊包括多個(gè)低頻天線，安裝于車門把手內(nèi)用來實(shí)現(xiàn)無鑰匙進(jìn)入(Keyless Entry)，安裝于車身內(nèi)部的用來實(shí)現(xiàn)無鑰匙啟動(dòng)(一鍵啟動(dòng)Keyless Start)。

鑰匙端的具體框圖如圖四所示，主芯片是NXP的PCF7952或PCF7953，射頻發(fā)射芯片采用NXP的PCF7900，相應(yīng)的在車子端的射頻接收芯片是NXP的PQJ7910。PCF7952/53具有低頻模擬前端(LF Front End)，用來連接外圍3D天線。在無鑰匙系統(tǒng)中，鑰匙端需要外置3D低頻天線，可以接收檢測外部空間的3D能量場強(qiáng)，分別為X，Y，Z軸，通過疊加3個(gè)方向上的能量，可以保證鑰匙在任何角度都能檢測到同樣的場強(qiáng)。其中的一軸天線還被復(fù)用為IMMO的功能，實(shí)現(xiàn)無電模式下的引擎啟動(dòng)。通過上行和下行鏈路，鑰匙跟汽車可以建立起雙向通訊，進(jìn)行復(fù)雜的身份認(rèn)證。最新的一代認(rèn)證技術(shù)稱為交互認(rèn)證技術(shù)(Mutual-Authentication)，不僅僅需要汽車來認(rèn)證鑰匙，同時(shí)也需要鑰匙來判斷車子是否合法，任何錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)通訊結(jié)束，以此來保證系統(tǒng)的安全性。通訊距離是由低頻上行鏈路125KHz決定，通常的PKE系統(tǒng)工作有效距離為2.5m左右，而實(shí)際有效開關(guān)門距離為1.5m～2m。除了車內(nèi)外檢測精度以外，鑰匙端的功耗也是衡量一個(gè)無鑰匙系統(tǒng)好壞的重要指標(biāo)，PCF7952自帶的電源管理模塊可以最大程度的降低整個(gè)系統(tǒng)功耗，一套成熟的無鑰匙系統(tǒng)方案，鑰匙端在一顆2032的3V鋰電池供電的情況下，電池壽命可以長達(dá)三年。

圖4：鑰匙端的模塊框圖。

在無鑰匙系統(tǒng)之后，汽車安全與防盜產(chǎn)品將會(huì)走向何方？NXP已經(jīng)給出了確切的答案：Keylink，即下一代的汽車鑰匙。它最大的突破在于，把車鑰匙跟外圍的智能終端聯(lián)系起來，使鑰匙可以跟諸如手機(jī)，PDA等設(shè)備實(shí)現(xiàn)近距離的無線連接，借助于手機(jī)等智能終端的顯示功能和強(qiáng)大的處理能力，一個(gè)無比廣闊的應(yīng)用空間擺在了我們面前：

- 隨時(shí)查詢車輛狀態(tài)，門窗狀態(tài)，油箱油量，車內(nèi)溫度…手機(jī)屏幕上的顯示應(yīng)有盡有

- 尋找汽車，通過鑰匙跟手機(jī)的配合，手機(jī)的GPS導(dǎo)航幫你輕松找到停車地點(diǎn)

- 輕松制定出行路線，在電腦前將選定的出行路線存入鑰匙。進(jìn)入汽車時(shí)，車載導(dǎo)航儀將自動(dòng)導(dǎo)入出行信息

- 車輛維護(hù)，車輛的出廠記錄，維修記錄，全部都存在鑰匙中，便于維護(hù)。

類似以上的應(yīng)用還有很多很多，下面這則新聞則是Keylink的又一新應(yīng)用，可以讓我們更近距離地了解這一技術(shù)，也以此作為本文的結(jié)束：

2008年10月22日――寶馬(BMW)技術(shù)研發(fā)部與恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors，由飛利浦創(chuàng)建的獨(dú)立半導(dǎo)體公司)推出全球第一款多功能車鑰匙原型。這款產(chǎn)品原型具備非接觸支付功能，個(gè)人進(jìn)入控制以及先進(jìn)的公共交通電子車票功能，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的移動(dòng)性體驗(yàn)。配備了恩智浦的SmartMX安全芯片，這款產(chǎn)品原型首次實(shí)現(xiàn)了通過車鑰匙讓駕駛者進(jìn)行快速、安全和便捷的電子支付，為未來的消費(fèi)者開創(chuàng)了激動(dòng)人心的全新應(yīng)用環(huán)境。