基于RFID技術的汽車無鑰匙進入系統(tǒng)設計優(yōu)化

【摘要】新型電子技術滲透應用于汽車之中，一定程度上提高了汽車的被盜失竊出現(xiàn)幾率，然而汽車防盜安全裝置還存在漏洞，為此本文重點探討和研究基于RFID技術的汽車無鑰匙進入系統(tǒng)，無須人為干預即可完成開門操作，提升了汽車系統(tǒng)的安全性能。

【關鍵詞】RFID技術；汽車；無鑰匙進入系統(tǒng)；設計

一、汽車防盜系統(tǒng)存在的漏洞及RFID技術分析

當前的汽車防盜系統(tǒng)大多采用315MHz和433.92MHz的載波頻率RKE系統(tǒng)，尚存在如下方面的漏洞和安全隱患，具體表現(xiàn)為：一是密碼捕捉。不法分子可以在射頻接收設備的條件下，通過復制解鎖指令的方式獲取汽車密碼，實施不法解鎖操作。二是干擾上鎖指令。不法分子可以利用相關設備干擾汽車接收關鎖性能，并能使車輛所有者誤以為聽到鎖車提示音而離開。三是掃描機解鎖。不法分子依照掃描器的升序排列方式進行反復的測試，順利獲取汽車RKE系統(tǒng)的固定長度的密碼，非法解鎖汽車。

RFID技術也即無線射頻識別通信技術，它由標簽、閱讀器和收發(fā)天線組成，它以無線電為媒介和載體實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫和識別，體現(xiàn)出自動化、多功能性、安全加密性強和非接觸性的特點，并日趨網(wǎng)絡化、多兼容化、標準化和融合化。

二、基于RFID技術的汽車無鑰匙進入系統(tǒng)設計與優(yōu)化

（一）PKE系統(tǒng)總設計

基于RFID技術的汽車無鑰匙進入PKE系統(tǒng)包括有遙控按鈕、三維天線、高低頻發(fā)射端、高頻接收端、汽車端和鑰匙，由車載基站端和鑰匙端進行雙向通信，車載基站端發(fā)射125kHz的低頻信號，鑰匙端接收車載基站端的低頻信號，由此實現(xiàn)汽車上鎖和解鎖功能。具體來說，其開/上鎖的流程為：碰觸車門上的開鎖按鍵—車載基站端發(fā)送低頻信號—喚醒鑰匙端并接收信號—車載基站端發(fā)送滾碼數(shù)據(jù)—開鎖/上鎖。

在PKE系統(tǒng)設計的過程中，主要應當考慮和分析如下方面的問題：一是功能功耗平衡問題。可以采用低頻前端與數(shù)字電路相鏈接的方式，實現(xiàn)對PIC16F636芯片工作模式的調節(jié)和控制，使系統(tǒng)功能功耗保持平衡，較好地節(jié)省電量的消耗。同時，在PIC16F636芯片中引入納瓦技術，可以實現(xiàn)系統(tǒng)內部晶振的有效調節(jié)和控制。二是天線方向性問題。車載基站端與鑰匙端的天線感性耦合度決定了低頻信號的通信距離，要采用車載基站端的天線與鑰匙端的天線正面相對的方式，并盡量增大重合的幾率，務必要達到100%的完全重合率，才能進行任意方向的信號傳播。三是封裝尺寸問題。要盡量實現(xiàn)控制芯片與模擬前端的集成，嚴格控制引腳數(shù)量和封裝尺寸，使電路布局集中合理。四是加密安全問題。系統(tǒng)采用滾碼加密技術，實現(xiàn)非線性位的加密，較好地保證系統(tǒng)通信安全，規(guī)避系統(tǒng)被預測、追蹤和破譯的問題。

（二）硬件設計

1.汽車端硬件結構設計

汽車端的高頻接收器電路采用SYN480R為無線射頻遙控的高頻接收芯片，通過固定模式和掃頻模式完成調諧操作和控制，實現(xiàn)系統(tǒng)的關閉、喚醒等功能。汽車端的低頻發(fā)射器電路采用UCC57325驅動芯片，包括有INA接口、INB信號輸入接口，并外接OUTA和OUTB引腳。

2.鑰匙端的硬件結構設計

該結構采用PIC16F636芯片，芯片內置高精度的內部振蕩器，通過雙速啟動模式實現(xiàn)直接、間接和相對尋址操作。結構中的低頻喚醒芯片采用工作頻率為15-150kHz的AS3933芯片，為各個通道提供一個數(shù)字RSSI值，反映內部接收信號的強度，并能夠靈敏地識別和調節(jié)干擾。結構中的低頻接收電路以PIC16F636為主控芯片、AS3933為低頻接收驅動芯片，實現(xiàn)低頻信號的傳輸。結構中的高頻發(fā)射端電路以TDA5100F為驅動芯片，實現(xiàn)高頻信號的傳輸。同時，系統(tǒng)硬件還要進行接地抗干擾設計，要采用模數(shù)底線分離、單點多點接地并用的方法，規(guī)避地線干擾。還要配置去耦電容，避免內部關鍵部件的相互干擾現(xiàn)象。

（三）軟件設計

1.PWM脈沖脈寬調制

通過數(shù)字信號編碼的方式，實現(xiàn)對模擬信號電平高低的匹配編碼，它無須數(shù)模轉換，可以有效降低干擾，成為汽車無鑰匙進入系統(tǒng)軟件設計的數(shù)字編碼方式。

2.軟件設計方法

基于RFID技術的汽車無鑰匙進入系統(tǒng)采用定時中斷接收方式，實現(xiàn)CPU資源的協(xié)調分配，及時接收發(fā)射過來的信號并進行相應的操作。同時，還要采集芯片引腳電壓，提高信號采集的精準度，并增強系統(tǒng)的抗干擾性能。

經過測試，基于RFID技術的汽車無鑰匙進入系統(tǒng)設計要考慮電子元器件的耗電量，并可以實現(xiàn)11m左右的有效通信距離。

三、結語

綜上所述，由于原有的汽車防盜系統(tǒng)存在被解鎖和侵入的安全風險，為此要引入滾碼加密技術，通過低頻、高頻整合通信的方式，實現(xiàn)雙向通信模式下的汽車開關鎖，通過汽車無鑰匙進入系統(tǒng)的軟硬件設計確保系統(tǒng)的安全可靠。未來還要進一步深化開發(fā)研究，采用定位方式和算法，實現(xiàn)汽車無鑰匙進入系統(tǒng)的精準定位，增強系統(tǒng)的可擴展性，并解決系統(tǒng)中的通信盲點問題。

參考文獻

[1]何曉曉.汽車無鑰匙進入系統(tǒng)研究與設計[D].北京：清華大學，2012.

[2]程和生.被動門禁系統(tǒng)的設計及其關鍵技術的研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2011.

作者簡介：蘇雪（1986.12—），男，漢族，江蘇泗洪人，大專，助理工程師，研究方向：系統(tǒng)集成測試、北斗衛(wèi)星通信。