智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用

智能无线通讯要求自动操作,即不需要使用者按任何按钮,系统可以自己检测或发送信号,100%独立,在不同的环境下可以自学习和自适应,在有噪音的环境下可以排除噪音正常的工作。

    智能无线通信


 


    智能无线通讯要求自动操作,即不需要使用者按任何按钮,系统可以自己检测或发送信号,100%独立,在不同的环境下可以自学习和自适应,在有噪音的环境下可以排除噪音正常的工作。

    上述智能无线通讯系统有很多的要求,第一个要求是体积小、成本低,解决方案用一个智能的单片机来实现,单片机由数字和模拟前端组合成一个芯片;第二个要求是经济的双向通讯,基站命令用125KHz低频发送,高频响应,用低频发送成本逐渐降低;第三个要求是通讯距离在2米以上,其应答器有高度的输入灵敏度,在3毫伏左右;工作在有噪声的环境下,因为在一般环境下有很多的噪音干扰,所以在设计系统的时候要求有高度的灵敏度非常重要;此外就是消除天线的方向性,因为控制信号不可能一直从一个方向发来,特别是随身携带的单元,发送的方向不可能控制,所以在应答器板上使用三个方向的天线XYZ,不管信号从哪个方面来都可以接收到;再者是对电池寿命的要求,因为有一些电池是用来作汽车里面胎压检测系统的,不可能每6个月打开换电池,所以采用唤醒滤波器以减少电流使用;最后是数据的安全性要求,发送信号加密,收到信号时再解密,使用加密解密的算法有很多, Microchip用Keylock算法。

    图1所示是一个智能被动无匙门禁系统,图示系统和普遍使用的系统有相似的地方也有完全不同的地方,左边基站由一个单片机和高频的发送器和低频发送器与接收器组成,基站发出125KHz的低频命令,当右面的智能接收器收到信号时会处理信号,信号达到一定的要求使用高频或低频作为响应。智能的接收器有3个接收方向XYZ,不管信号从哪个方向送来都可以接收到这个信号,而且使用者不需要任何的按钮。这样的智能接收器可以自动的接收信号、发送信号和处理信号。


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用


    图2所示是PKE应答器原理图,图中的PIC16F639是由PIC16F636和MCP2030构成,其中MCP2032是模拟前端, PIC16F636是另外一个单片机,使用PIC16F636和模拟前端组合在一起主要是因为PIC16F636有Keylock加密解密的功能,如果使用者不需加密解密功能则可以使用2030模拟前端和其他的单片机组合。
 


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用

    应用示例

    在汽车系统应用中有很多智能应答器的使用,如智能车辆出入系统、引擎防盗锁止系统(如图3所示)和胎压监测系统(TPMS)。


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用

    智能PKE应答器不仅适用在汽车里面,也可以应用在其它地方,如车库开门关门、公共停车场,很多汽车如果有智能应答器,汽车靠近停车场时门会自动打开。

    胎压检测系统(如图4所示)的显示组主要由三个单位组成:一个在轮胎里面,图中左下角由智能单片机、胎压传感器和高频发送器组成;右角上方是基站,主要由一个单片机和一个高频的接收器组成;右方下角是低频触发器,一般放在靠近轮胎很近的车身部分,使用时每3或4秒低频触发器会发出一个启动命令给轮胎单位,轮胎里面的智能单片机收到的信号达到要求时,会告诉胎压传感器去测量轮胎的温度和胎压,然后再由高频发送器把胎压的数据发给基站。


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用


    可编程数字唤醒滤波器

    使用唤醒滤波器的目的主要是减少工作电流,从而可以延长电池的寿命。一般情况下,数字部分一直保持在睡眠状态,以达到最低的电流使用。而模拟前端不停地寻找输入信号,只有在达到预定的波形也即输入信号达到要求时,模拟前端才会去唤醒滤波器。

    智能被动无钥门禁(PKE)系统设计


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用


    图5所示为一个具有无电池和后备电池的应答器电路,有些情况下,如果电池接触不好系统会没有电,可以用磁场来短暂的给供电,这样应答器在没有电池的情况下照样可以工作。

    系统工作要求是,在应答器方面需要有低频的电线,高频发送器,以及一些系统可选后备电子的电路,此外还要有一个智能的单片机和单片机的部件;基站系统要求有低频发送器、高频接收器、天线、单片机和单片机的固件部分。

    双向通讯距离有一些参数,应答器需要天线调谐及Q,天线定位使用三维天线,接收灵敏度,输出信号的调制深度;基站需要输出功率和接收的灵敏度。

    天线设计低频普遍是采用125KHz,现在使用LC谐振电路;天线类型使用空心线圈或者铁氧体的磁心,LC的谐振频率和基站的载波频率相同,范围被动标签在1米左右,主动标签在5米左右。高频率从315MHz到960MHz,最常见的是315MHz和433MHz,使用偶极电线刻在PCB上,范围相对高得多,被动标签大概在5米左右,主动标签在100米左右。


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用


    图6所示为一个磁通量和天线感应电压关系的公式,这里主要是说明在判断感应电压的时候看到很多的因素:比如线圈的匝数、接触器线圈表面积、频率、接收电线和发送天线的角度都会影响 到天线感应的电压。


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用


    图7所示为一个天线感应电压和距离的关系,大图上显示了基站和接收器靠的很近的时候,信号的电压是200V,小图则显示了距离到3米的时候,电压的信号只有达到5毫伏峰值,可以看出信号输入的灵敏度在这里是非常关键的。

    我们可以作一下总结,一个智能无线通讯系统需要可靠的自动操作,具体包括智能的双向通讯、低系统成本、低频输入高灵敏度(这一点比较关键),低功耗以及安全的数据加密和解密,结论是用一个智能的单片机构建系统可以达到所有要求,因此可以作为一个可靠的解决方案。

    问答选编

    问: Microchip采用什么RF方案来实现无线通信?调制方式如何?距离有多远及发射功率多大?

    答:共用频段,小功率,100米开阔地,功率受限于无委会规定,LF是AFSK。

    问:Microchip提供哪些射频发射与接收芯片,是否有收发一体的射频模块?
   
    答:Microchip射频发射芯片为rfPIC12F675f/H/K,射频接收芯片为rfRXD0420/0920。

    问:无钥门禁系统(PKE)对用户的身份识别安全可靠性具体表现在哪些方面?应答器中模拟检测电路又是通过怎样的方式来实现智能检测的?

    答:使用特别加密技术(KEELOQ),有64位码长对用户的身份进行识别,模拟检测电路使用唤醒滤波技术(可编程的高低电平时间)来识别不同的基站。匹配后再用高频完成KEELOQ对码以确定身份。

    问:唤醒滤波器主要指什么?由什么组成?

    答:唤醒滤波器是芯片内部的逻辑电路,当应答器接收到基站的125K信号时,如果满足滤波器的时序要求,芯片将唤醒并工作,如果不满足,芯片将保持睡眠并维持低功耗。这个设计主要是为了降低应答器的功耗。

    问:1个应答器能否控制多个PKE(如使房门、车库门、汽车门使用1个应答器开启)?应答器的距离是否可调?控制编码是否可调?

    答:1个应答器能否控制多个PKE理论上可行,因为已经有用Microchip的KEELOQ产品开发的Homelink系统,而PKE的钥匙认证方面,就是KEELOQ的原理。应答器的距离,由多方面决定的,如125K电磁波能量,灵敏度,对于我们的应答器,灵敏度可调,但当调到最高灵敏度时,距离就取决于电路的设计。

    问:Microchip TPMS中RF电路设计有何特点?能否保证高速下稳定接收?

    答:Microchip TPMS中的RF电路可以做到从各个方向可靠接受信号,通过唤醒滤波器保证低功耗,可以保证在高速下稳定运行 。

    问:TPMS在车轮内部的安装目前有很多安全方面的考虑,Microchip的方案是怎样来解决该问题的?

    答前有两种安装方式,一种是装在轮胎中间,另外一种是装在打气处。

    问:TPMS的接收对车速有限制吗?车速多高就会出现接收不到的问题?

    答:这主要取决于RF部分的性能。从实际情况来看,在车速太高的时候会有一些可靠性的问题。比如在180KM/小时以上时可能会出现信号丢失的情况。

    问:汽车中的无线电产品(如收音机)的使用会对系统造成干扰吗?如何解决?

    答:不会,因为收音机的频率可能不一样,即使一样的频率,会唤醒接受器,但是因为ID号不对,会放弃接受。

    问:UHF应答电路是否有电源控制,只在需要的时候启动 吗?

    答:有唤醒电路可以在需要的时候唤醒。

    问:在设计基站部分应该注意哪些问题?如何保证该部分功能稳定?

    答:注意线圈的设计,例如Q值,Microchip提供了相关的应用笔记供参考。此外,是射频接收的部分,需要评估该部分的稳定性。


 


智能无线通信对推进汽车安全系统应用的作用

该文观点仅代表作者,本站仅提供信息存储空间服务,转载请注明出处。若需了解详细的安防行业方案,或有其它建议反馈,欢迎联系我们

(0)

相关推荐

  • 液晶拼接技术的压制使LCOS技术发展渺茫

    回首过去,DLP背投影拼接墙技术凭借成熟稳定特性占据大部分市场份额,同时LCD液晶拼接墙产品则技术进步飞速,凭借液晶技术在民用市场形成口碑惯性,其正在专业市场爆发出强大的成长力。

    2026年3月17日
  • 物联网进入市场导入期 传感器成市场链核心

    传感器已成我国物联网发展瓶颈,国产化要求迫切:我国传感器行业发展落后,国内传感器需求,尤其是高端需求严重依赖进口,国产化缺口巨大,目前传感器进口占比80%,传感器芯片进口占比达90%。

    2026年3月17日
  • 射频卡的印刷方法

    90年代初,磁卡、IC卡在国内的使用并不普及,印刷和制作卡片大都在深圳、香港等地进行,因此,当时的卡片制作价格相对很高。

    2026年3月17日
  • 5G芯片之争日趋白热,国产崛起该如何布局

    5G能带给芯片技术升级,以满足通讯行业升级发展需求;另一方面,5G也能带给芯片应用更广阔的机会和空间,就比如当前十分火热5G手机行业。也就是说,5G的出现能让芯片在通讯领域的发展和应用迎来明显升级,就像人们普遍认为的那样:未来,能够支持5G的通讯芯片或将成为产业发展的主要市场。

    2026年3月15日
  • 刘文强:十大趋势引领VR产业快速发展

    中国电子信息产业发展研究院副院长刘文强出席大会主论坛并发表演讲。刘文强表示,随虚拟现实(VR)产业生态的不断完善,硬件、软件、服务融合的盈利商业模式的不断成熟,VR产业取得了快速发展。

    2026年3月15日
  • 车规级计算芯片如何应对算力飙升挑战

    随着汽车智能化进程不断推进,其计算平台的算力等级也在直线飙升。如果说L2级汽车自动驾驶所需芯片算力为10TOPS,那么业界普遍预计L3+级算力将达到1000TOPS。

    2026年3月14日