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低频磁通信在汽车智能防盗系统中应用摘要: 随着PKE技术在汽车智能防盗中的应用,同频干扰与PKE的认证方式问题会越来越突出,同频干扰会造成智能卡短暂性失灵,但对于防盗系统的智能防盗与安全性能不会产生影响。如何提高系统低频磁通信的稳定性,是个迫在眉睫的问题。主要阐述汽车智能防盗的优点,PKE技术的工作原理,着重研究低频磁通信(LFMC)的工作原理,低频磁通信在汽车智能防盗系统中的应用,3D模拟前端IC TMS37122的工作原理与相关寄存器的配置说明。 关键词: 智能防盗;PKE;低频磁通信 中图分类号:TN962 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0910019-03 0 引言 随着经济的发展,人们生活消费水平的提高,汽车渐渐地走入了千家万户。人们对于汽车的实际需求量越来越大,现在的RKE(Remote Keyless Entry)防盗技术,已经不能满足因汽车数量的增加而带来的安全隐患问题。为了提高汽车防盗系统的智能性、安全性、稳定性、可靠性、舒适性,人们提出了全新的智能防盗方案PKE(Passive Keyless Entry)技术。 1 PKE的工作原理及优点 PKE智能防盗系统的工作原理[1](图1),PKE基站在有效的范围内(2米左右)发送LF低频唤醒加密报文(TI方案)的方式来查找智能卡。如果在有效范围内发现智能卡,低频信号会唤醒休眠中的智能卡。智能卡从休眠中被唤醒,表明PKE基站的LF低频唤醒加密报文与智能卡认证成功,智能卡系统会发送UHF(315MHz/433MHz)数据(Microchip方案)加密应答报文,PKE基站进行UHF加密数据报文的认证,认证通过之后,PKE基站执行相关的通信协议内容。 PKE技术在汽车智能防盗系统中得到应用,最重要的原因就是添加了LF低频磁通信唤醒认证模块。为了提高与改善系统设计的灵活性,生产简易性,智能卡与PKE基站主机是学习型的。学习模式时,智能卡与PKE基站主机完成通信协议的匹配认证。 智能卡的UHF部分使用Microchip方案,因为Microchip方案采用滚动码(或者跳码)数据加密技术,提高了数据通信的安全性,防止被轻易地抓码。智能防盗系统采用双向加密通信认证,当智能防盗系统在一定的时间及有效的范围内没有找到智能卡,智能防盗系统会自动地关锁,同时处于防盗报警状态。PKE基站检测到有效的智能卡后,基站系统实现自动开锁功能,同时自动地撤防。 RKE系统只是单向的通信认证,遇到同频干扰时,遥控器指令很容易被屏蔽,形成RKE基站接收不到遥控器指令的问题。当遥控器发送关锁指令时,此时如果有同频干扰,那么遥控器的关锁命令很容易被同频屏蔽,造成了关锁假象,汽车很容易被偷盗。PKE智能防盗系统采用双向加密通信认证,增加了防盗系统的复杂性,却大大地提高了防盗系统的可靠性,也解决了RKE系统中因同频干扰带来的安全性问题。 PKE智能防盗可以实现车门的自动开锁与关锁,自动升窗等功能,释放出了人们的双手,实现了防盗系统的舒适化、人性化和智能化。 2 低频磁通信的工作原理 PKE系统中引入了LF低频磁通信技术(LFMC),实现了操作简便、汽车防盗安全性提高、使用更加舒适人性化的目的。因为低频磁通信LFMC有很强的穿透性能,它克服了红外线与紫外线的缺点。随着距离的增加,低频磁通信的能量衰减非常得快,我们正是利用LFMC信号衰减快的特性,使系统的低频感应距离比较近,当人离开PKE基站一定距离之后,如果PKE基站检测不到智能卡,PKE系统就会自动处于防盗报警状态。 低频磁通信的工作原理[2],在低频段,如果利用电磁场来传输能量,天线的长度取决于波长,无线信号与波长成反比关系。LF低频波段制作天线不现实,所以LF低频波段选择磁场进行通信。 低频磁通信是利用电磁感应原理,交变的电流会产生磁场,在线圈中变化的磁场会产生感生电动势。通过磁耦合技术来实现数据的传输,其与电磁波的通信有本质的区别。利用公式(1)可以得到P点的磁感应强度B(图2)。 、N、a是天线的固定参数,我们可通过控制线圈中的电流I,实现对通信距离的控制。 磁导率,I电流(A),N线圈的匝数,a线圈的半径(m),r为P点到线圈中心的距离(m)。根据上面的公式,当ra时,此时磁感应强度B会随着距离r增加,以1/r3的速度迅速地衰减。 线圈电压 与磁感应强度B之间的关系(公式2) 通过公式推导,磁感应强度B与线圈的 参数、距离r、线圈的匝数N、线圈中的两端的电压 密切相关。对于低频磁通信的稳定性、可靠性得到提升,我们可以通过优化这些参数,增加磁场系统的稳定性,减小外界对磁场系统的干扰。 3 低频磁通信的发射驱动电路 在低频传输系统中,发射端采用串联谐振发