文档介绍：汽车安全与防盗——无钥匙系统的设计
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)bi)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。
图一
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。综上所述,我们可以发现在无钥匙系统中,区域检测是一个非常
重要且区别于以往各种汽车安防产品的技术,因而区域检测的精度就成为衡量一
个无钥匙系统好坏的重要参数。目前市场上主要有两种相应技术,其一是通过调
节低频信号灵敏度强弱进而根据通讯是否稳定进行模糊判断,其精度