汽车防盗之无钥匙系统设计应用 - 安防知识网 - 资讯

汽车安全与防盗最初的电子化开始于1994年的引擎防盗(IMMO)，恩智浦半导体(当时的飞利浦半导体)作为第一家半导体公司把RFID的电子标签技术成功的应用于汽车电子引擎锁：通过汽车与钥匙间的125kHz的无线通讯实现电子身份识别，来判断启动汽车引擎。这一技术极大的提高了汽车的安全性，很快就在欧洲以及北美地区广泛应用，并在短短几年时间内使欧洲的汽车失窃率大幅降低了90%，因而成为整个欧洲的汽车标准配置。

【安防知识网】汽车安全与防盗最初的电子化开始于1994年的引擎防盗(IMMO)，恩智浦半导体(当时的飞利浦半导体)作为第一家半导体公司把RFID的电子标签技术成功的应用于汽车电子引擎锁：通过汽车与钥匙间的125kHz的无线通讯实现电子身份识别，来判断启动汽车引擎。这一技术极大的提高了汽车的安全性，很快就在欧洲以及北美地区广泛应用，并在短短几年时间内使欧洲的汽车失窃率大幅降低了90%，因而成为整个欧洲的汽车标准配置。

　　遥控钥匙(RKE)的出现为人们带来了很好的用户体验，满足了人们对便利性及舒适性的要求，但由于其射频单向通讯的技术限制，在安全性上有其自身的不足。恩智浦半导体(以下简称NXP)适时推出的集成方案(Combi)把引擎防盗和遥控钥匙合二为一，用一颗芯片来实现，既提高了系统的安全性，又降低了整个钥匙的成本，逐渐替代独立的遥控钥匙成为欧美日市场上的主流方案。当然，在射频通讯上其依然保留单向通讯，安全性并没有本质的提高。

　　2003，NXP推出了无钥匙系统(PKE或称PEPS)，彻底改变了汽车安防应用领域的发展前景，给用户带来了全新舒适与便利的体验：车主在整个驾车过程中都完全不需要使用钥匙，只需要随身携带。当车主进入车子附近的有效范围时，车子会自动检测钥匙并进行身份识别，如成功会相应的打开车门或后备箱;当车主进入车内，只需要按引擎启动按钮，车子会自动检测钥匙的位置，判断钥匙是否在车内，是否在主驾位置，如成功则发动引擎。千万不要小瞧这个看似不起眼的改变，它在简化你的生活方面发挥着重大作用。无钥匙系统绝不仅仅是带来了舒适与方便，其在安全性方面也有了本质的提高，通过低频和射频的双向通讯，汽车与钥匙之间可以完成复杂的双向身份认证，在安全性方面与引擎防盗类似，要远好于传统的遥控钥匙。从2003年少量高端车型成功量产无钥匙系统开始，全球市场用了两到三年的时间推广普及这一技术，目前，几乎全球每一个主流车厂都有应用NXP的无钥匙产品，覆盖中高端的车型，甚至是低端车型。

　　我们一起看一下这一技术到底是如何实现的。如图二所示，无钥匙系统共需要检测判断三种区域：灰色的车外区域，淡粉色的车内区域以及灰白色的主驾位置。其中灰色的阴影区包括三部分，分别表示主驾，副驾，后备箱的车门控制的有效区域，当车主带着钥匙进入这一位置时，车子跟钥匙间就可以建立起有效通讯，通过低频信号的场强检测，车子可以判断出钥匙的相应位置，由此决定打开对应的车门。淡粉色的车内区域是整个PKE系统设计的难点，要精确的判断钥匙是否在车内，来决定车门状态以及发动机是否可以启动。在一些高端车型的设计中还会检测灰白色的主驾区域，钥匙是否有效，主驾位置是否有人，避免诸如儿童误操作导致的引擎启动;另外还可能包括后备箱内区域的检测，为防止钥匙被误锁入后备箱。

　　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(LFFrontEnd)，用来连接外围3D天线。在无钥匙系统中，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。

　　在无钥匙系统之后，汽车安全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(NXPSemiconductors，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安全芯片，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。