在汽车内部的指令和控制系统中,由于相对较短的通信距离和各个子系统都位置固定,再加上安全和可靠性等因素,使无线通信在汽车电子中的应用受到限制,给人的印象是必要性不大。另外,控制区域网络(ControlAreaNetwork)总线的出现也使系统的连接大为简化,重量减轻很多。然而,在汽车中心有些应用如遥控开锁(RemoteKeylessEntry,RKE)以及轮胎压力感测(TirePressureSensing,TPS)等,无线连接则能非常简单地实现。无源遥控开锁遥控开锁技术自
在汽车内部的指令和控制系统中,由于相对较短的通信距离和各个子系统都位置固定,再加上安全和可靠性等因素,使无线通信在汽车
电子中的应用受到限制,给人的印象是必要性不大。另外,控制区域网络(Control Area Network)总线的出现也使系统的连接大为简化,重量减轻很多。然而,在汽车中心有些应用如遥控开锁(Remote Keyless Entry ,RKE)以及轮胎压力感测(Tire Pressure Sensing ,
TPS)等,无线连接则能非常简单地实现。
无源遥控开锁
遥控开锁技术自从前几年出现后,得到了很好改进。早期的系统只需要从按键到车辆控制器发射一个序列约几个bits的数据,控制器只是简单验证该序列是否正确,然后决定是否打开车门锁。这样的系统从安全角度讲非常不完善,在信号发射,通信时容易被截获,偷车人可发射所有可能的序列组合,或通过截获开锁密码,容易地进入车内而不必破坏车辆,这样也就不易被人发现。
目前所用的RKE系统通过加长密码序列来防止这类问题,要想解密所有的数据几乎不可能。另外为了防止密码被截获,RKE系统在每次按键时都改变密码,这种技术称为编码跳跃(code hopping),在密码每次发射时进行加密。
接收器在解密时,需要确认
计数器从前次储存发射数据增加一定值,这种高度安全的解决方案借助于
Microchip公司的Keeloq家族编码跳跃产品非常容易。
可以预见,未来的车门控制将使用无源遥控开锁(Passive Keyless Entry, PKE)系统,车主携带控键靠近车门时将被激活,在车主拉车门时,汽车将确认控键已靠近车门,并自动将门打开。这种技术需要双向无线通信系统,汽车首先向控键发射数据,控键加密数据并发送回汽车,如图1所示。
双向通信的TPS系统
在有些高档汽车中已经安装了压力感测系统,但最近交通事故数据显示,错误的轮胎压力是造成这些事故的主要原因之一,迫使汽车生产厂商在所有汽车产品中安装轮胎压力感测系统。感测系统一般包括
传感器,用来测定轮胎内的温度和压力,并不断将数据通过
RF链路传给汽车中的接收器,该接收器与一警告显示器相连,这样车内的司机就可随时了解轮胎是气压不足还是过高。
但其中的一个问题是如何区分数据来自哪一个轮胎,这可以通过下述方式解决。一是给轮胎编上序号,二是使用选向性接收器,三是根据汽车转向时不同轮车转速不同确定。这几种方法各有所长,优劣不能一概而论。编号方法在换轮胎或轮胎位置变化时容易混淆,需要重新编号。选向接收器和转速法非常复杂,成本也高。
功耗在TPS系统中是另一问题,单向数据通信中,传感器需要周期性地加电,并传送压力、温度等数据,在汽车不用时往往也需这样。为解决
电池使用寿命问题,可在轮胎中使用一长寿命电池,并安装附加的加速度计,在汽车开动时,才将传感器加电。但这会增加重量并使成本提高。
虽然可以设计出基于一个电池的单向通信系统,并维持10年的使用寿命,但理想的解决方案是在每一个车轮和接收器之间实现双向无线连接,如图2所示。双向通信方式不必同时解决车轮的辨认问题,因为此时司机可以选择车轮进行测量,而且也可减低系统功耗,在汽车不用时,司机可将传感器断电。
通信手段
PKE和TPS系统都可通过双向无线连接实现,但问题是在合适的功耗、通信距离、成本以及物理尺寸之间进行适当折衷。现有的控键、轮胎传感器到汽车控制器之间的数据交换可用RF发射器实现,但简单地将发射器改为收发器是不可取的,收发器必须要永久加电,会很快将
电源耗尽,因此应在控键和轮胎中都应有一低功
