汽车无钥匙进入系统区域定位研究

汽车无钥匙进入系统区域定位研究马晋兴上海大众汽车有限公司，上海201805【摘要】对汽车无钥匙进入系统利用125KHZ低频通讯进行钥匙定位的原理分析，在此基础上提出基于四低频发射天线的无钥匙进入系统区域定位方法，并在实车上进行测试。经测试表明，该定位方法可以准确显示钥匙所在区域，满足无钥匙进人系统的要求。【ABSTRACT】THEPRINCIPLEOFUSING125KHZLFCOMMUNICATIONTOLOCATETHEKEYINPASSIVEKEY1ESSENTRYSYSTEMISANALYZEDFURTHERMORE，THEAREALOCATIONMETHODBASEDONFOURLFTRANSMITTERANTENNASISANALYZEDTHROUGHTESTINGINTHEREALVEHICLE，THISMETHODCANACTUALLYDISPLAYTHEKEYLOCATIONANDTHATCANMEETTHEREQUIREMENTOFPASSIVEKEYLESSENTRYSYSTEM【关键词】无钥匙进入系统低频通讯区域定位汽车DOI103969JISSN10074554201307050引言无钥匙进入系统PKE在遥控门禁系统RKE的基础上，加人对距离敏感的低频通讯，使得车身控制器BCM能够感知钥匙相对于整车的位置，从而根据触发信号类型车门、后备箱、一键启动做出相应动作。其结构如图1所示。图1PKE结构框图自2003年问世以来，PKE以其兼容发动机防盗IMMO的安全性和开门、启动无需按键的方便性，受到了广大司机的青睐。随着产品的完善和收稿日期2013051716成本的降低，PKE也从最初的B、C级中高档汽车渐渐进入A级车市场。本文着重对PKE低频定位原理进行分析，在此基础上提出PKE区域定位方法，并进行实车测试加以验证。1低频定位原理根据天线理论，可将电基本振子的场分为近区场、远区场和中间区场J。PKE低频频率通常为125KHZ，工作在近区场，该场为感应场，当有接收线圈进入该场中，就会产生电磁感应作用。PKE低频发射天线通常为矩形截面的绕线天线，而低频接收天线则为、I，、Z三维绕线线圈，当钥匙三维绕线接收天线进人由基站矩形发射天线形成的交变磁场中时，感应电动势为UBCWOCOSO0T1式中，为三维绕线接收天线上产生的总感应电动势；B为矩形发射天线在空间某点产生的磁感应上海汽车201307强度幅值，该值与空间某点位置以及矩形发射天线上通过的交变电流幅值有关；C为三维绕线接收天线某一维上匝数与所围面积的乘积、】，、Z方向该值应相同；为交变电流的角速度；T为时间。通过分析可知，当发射天线、接收天线尺寸参数确定且通过发射天线的交变电流幅值、频率一定的情况下，接收天线在空间某点上产生的感应电动势只与其位置有关。利用NXP公司低频发射芯片PCF7991与低频接收芯片PCF7952进行通讯距离实验，其结果如图2所示。至醪姐鲻竖|I、图2感应电动势随通讯距离变化曲线通过实验可知，低频通讯对距离十分敏感，随着接收天线与发射天线间的距离逐渐增大，低频天线上的感应电动势急剧下降。2区域定位分析根据PKE功能，根据触发信号类型车门、后备箱、一键启动，将对应需要检测钥匙的区域分为主驾车门检测区域、副驾车门检测区域、后备箱检测区域、主驾位置检测区域，如图3所示。闭锁状态下，当主驾车门把手被触发，则PKE控制器检测钥匙是否在主驾车门检测区域；副驾车门把手被触发，则检测钥匙是否在副驾车门检测区域；当后备箱把手被触发，则检测钥匙是否在后备箱检测区域；当一键启动按键被触发，则检测钥匙是否在主驾位置检测区域。为了能够检测到上述4个区域，分别将4个低频发射天线如图3所示置于1、2、3、4处，其中上海汽车201307后备箱检测区域主驾车门检测区域副驾车门检测区域图3区域定位划分图主驾位置检测区域天线1、3用于检测主驾车门检测区域、主驾位置检测区域，天线2、3用于检测副驾车门检测区域，天线4用于检测后备箱监测区域。3实车测试在上海大众新帕萨特上进行实验。新帕萨特相关尺寸参数如表L所示。表1帕萨特尺寸参数车内宽度车门厚度车长MRN车宽MM车高MM487018341472约1400约200利用NXP公司低频发射芯片PCF7991与低频接收芯片PCF7952进行测试，其所获得的低频接收信号强度值由3个字节组成，其中字节1为低8位，假设每一位用M，一M。表示；字节2为高8位，其中最高位为符号位，假设最高位用S表示，其他每一位用MM表示；字节3为指数位，其形式为补码形式，假设其数值为E，其每一位用EE。表示J。则低频信号强度检测值的计算公式为VALUES2一M142一，孔O2一22为了减少控制器运算时间，这里采用对低频接收信号强度值影响最大的字节3判断该值的大小。将低频发射天线放置于图3中的1处，测量车内距其一定距离处的低频接收信号强度值，如表2所示。将低频发射天线放置于图3中的1处，测量车外距其一定距离处的低频接收信号强度值，如表3所示L7表2车内低频通讯距离实验数据距离CM字节3距离CM字节310L8500D2014600C3010700B40OE80OA表3车外低频通讯距离实验数据距离CM字节3距离CM字节3200B9002300ALO0014008LL0005006120FF6006130FE7005140FE800315OFD将低频发射天线放置于图3中的3处，测量距其一定距离处的低频接收信号强度值，如表4所示。表4低频通讯距离实验数据距离CM字节3距离CM字节3101790042012LOO0330101L0O1400ET2000500D130FF60OC140FE70OBL5OFD通过实验数据可以发现，车门对于低频通讯距离有着比较强的屏蔽作用，可降低约50CM的通讯距离，而车内环境对于低频通讯距离影响不大。当主驾车门被触发时，图3中1、3处低频发射天线工作，1处低频发射天线工作时低频信号强度值存在，而3处低频发射天线工作时低频信号强度值的字节3小于O5或者无返回值，即可认为钥匙在该区域；副驾车门被触发时的钥匙是否在其相应检测区域的判定与此类似，此时图3中2、3处低频发射天线工作。当发动机一键启动按钮被触发时，图3中1、3处的低频发射天线工作，此时两天线工作时的低频信号强度值的字节3都需要大于0A才可判断18钥匙在主驾位置处。后备箱被触发时，只需钥匙在图3中4处的低频发射天线的通讯范围内即可。通过实车测试数据修改定位算法中的判断参数进行无钥匙进入系统的实车测试，系统对于钥匙位置是否在触发信号相对应的区域判断准确。4结语本文阐述了无钥匙进入系统利用低频通讯进行定位的原理基础，并利用实验验证了低频接收信号强度值与通讯距离之间的关系，在此基础上，本文提出基于4低频发射天线的无钥匙进入系统区域定位方法来检测主驾车门检测区域、副驾车门检测区域、后备箱检测区域、主驾位置检测区域这4个区域，并利用新帕萨特进行了实车验证。参考文献1BECKERJPASSIVEKEYLESSENTRYANDDRIVESYSTEMJAU