汽車無鑰匙門禁系統的製作方法
2023-04-29 08:20:31
汽車無鑰匙門禁系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車無鑰匙門禁系統，包括遙控鑰匙模塊和車身控制模塊；遙控鑰匙模塊包括低頻接收喚醒模塊、遙控鑰匙MCU控制單元和高頻發射模塊，用於通過接收車身控制模塊發出的低頻信號和向車身控制模塊發射加密高頻信號來控制汽車門禁；車身控制模塊包括低頻發射模塊、車身MCU控制單元和高頻接收模塊，用於接收和驗證遙控鑰匙模塊發射的加密高頻信號，並根據驗證過的加密高頻信號來控制汽車門禁。本實用新型採用單向認證和雙向認證兩種模式，並通過採用具有數據加密的通信技術和UHF射頻識別技術，實現無鑰匙就能進入汽車並能啟動汽車，同時射頻信號抗幹擾能力強，能夠保證系統的可靠性和安全性。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及汽車門禁系統【技術領域】，尤其涉及一種基於RFID(Radio Frequency Identification,射頻識別）技術和通訊加密算法的汽車無鑰匙門禁系統。 汽車無鑰匙門禁系統
【背景技術】
[0002] 汽車門禁系統最早出現於美國。在美國人使用汽車的初期，大多數汽車所裝備的 點火開關只是"開一關"式的簡單裝配，偷車賊可以很輕易的啟動汽車。汽車安全問題成為 政府和用戶最為頭疼的問題，同時，汽車用戶對於汽車的舒適性也提出了更高的要求。
[0003] 遙控門鎖（Remote Keyless Entry, RKE)因此而誕生，並以其安全性高和使用舒適 等特點得到了廣大汽車用戶的青睞。RKE系統操作簡單，只需要按遙控鑰匙上的相關按鍵， 就能在30米內實現汽車的開鎖、上鎖、尋車等功能，並以各式各樣的加密算法保障了汽車 的安全。
[0004] 隨著RKE系統的發展，汽車無鑰匙進入系統，簡稱PKE (Passive Keyless Entry) 也應運而生，其採用RFID無線射頻技術和車輛身份編碼識別系統，應用小型化、小功率化。 PKE系統在應用高效的加密算法的同時，應用高頻RFID和低頻RFID技術，真正實現雙重射 頻系統、雙重身份認證，最大限度地為汽車用戶提供便利和安全。
[0005] 本實用新型目的在於提供一種抗幹擾能力強且安全可靠的汽車無鑰匙門禁系統。 實用新型內容
[0006] 有鑑於現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種抗幹擾 能力強、且安全可靠的汽車無鑰匙門禁系統。
[0007] 為實現上述目的，本實用新型提供了一種汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，包括 遙控鑰匙模塊和車身控制模塊；
[0008] 所述遙控鑰匙模塊包括低頻接收喚醒模塊、遙控鑰匙MCU (Micro Control Unit) 控制單元和高頻發射模塊，用於通過接收所述車身控制模塊發出的低頻信號和向所述車身 控制模塊發射加密高頻信號來控制汽車門禁；
[0009] 所述車身控制模塊包括低頻發射模塊、車身MCU控制單元和高頻接收模塊，用於 接收和驗證所述遙控鑰匙模塊發射的加密高頻信號，並根據驗證過的加密高頻信號來控制 汽車門禁。
[0010] 在本實用新型的一個較佳實施例中，所述低頻接收喚醒模塊和所述低頻發射模塊 採用的頻率為125KHZ。
[0011] 進一步地，所述高頻發射模塊和所述高頻接收模塊支持300?348MHz、387? 464MHz 和 779 ?928MHz 頻帶。
[0012] 進一步地，所述高頻發射模塊和所述高頻接收模塊支持 2-FSK(2-Frequency-shiftkeying)>4~FSK(4-Frequency-shift keying)、GFSK(Gauss frequency Shift Keying)、MSK (Minimum Shift Keying)和 00K(0n_0fT Keying)的調製 方式。
[0013] 在本實用新型的一個較佳實施例中，所述高頻發射模塊和所述高頻接收模塊採用 的頻率為315MHz。
[0014] 進一步地，所述高頻發射模塊發射的加密高頻信號的加密過程是由所述遙控鑰匙 MCU控制單元來處理完成的。
[0015] 在本實用新型的一個較佳實施例中，所述遙控鑰匙MCU控制單元的加密過程包 括：產生本地密匙和動態密匙、以及通過AES(Advanced Encryption Standard)算法進行加 密處理。遙控鑰匙MCU控制單元是通過8位微處理器上實現信號的AES數據加密和單向認 證或雙向認證。
[0016] 進一步地，所述車身控制模塊還包括CAN (Controller Area Network, CAN)總線接 口和串行通訊接口，所述門禁系統通過所述CAN總線接口和所述串行通訊接口與汽車進行 通訊。
[0017] 本實用新型主要實現了車身控制模塊與遙控鑰匙模塊之間在兩個通信頻段的通 信：125KHz低頻和315MHz的UHF(Ultra High Frequency)頻段進行信息交換，通過車身控 制模塊通過CAN總線與汽車其它模塊進行通信，以達到對汽車的控制。315MHz的發射和接 收模塊可在較低的功耗下，實現遠距離（在3V鋰電子供電情況下，通訊距離可達上百米） 數據傳輸。並且125KHz發射和接收模塊設計簡單，可由微控制器輸出125KHz的方波作為 載波信號，通過外部放大後實現2 - 3米的數據通訊。因此，把125KHZ作為遙控鑰匙的觸 發信號，也可實現近距離車身控制模塊與鑰匙模塊之間的數據交換，提高PKE系統應用靈 活性。
[0018] 本實用新型設計的汽車無鑰匙門禁系統中，採用單向認證和雙向認證兩種模式， 單向認證實現遠程尋車、遠程開鎖上鎖功能；雙向認證用來實現汽車的免操作自動上鎖、閉 鎖以及汽車的一鍵點火功能。而且，本實用新型通過採用具有數據加密通信和UHF射頻識 別技術，實現無鑰匙就能進入汽車並能啟動汽車，同時射頻信號抗幹擾能力強，能夠保證系 統的可靠性和安全性。
[0019] 以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說 明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型的汽車無鑰匙門禁系統的結構示意圖；
[0021] 圖2是本實用新型的汽車無鑰匙門禁系統的車身控制模塊的結構示意圖；
[0022] 圖3是本實用新型的汽車無鑰匙門禁系統的車身控制模塊的工作流程圖；
[0023] 圖4是本實用新型的汽車無鑰匙門禁系統的遙控鑰匙模塊的結構示意圖；
[0024] 圖5是本實用新型的汽車無鑰匙門禁系統的遙控鑰匙模塊的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了更為具體地描述本實用新型，下面結合附圖及【具體實施方式】對本實用新型的 技術方案及其相關原理進行詳細說明。
[0026] 如圖1所示，本實用新型包括車身控制模塊和遙控鑰匙模塊。遙控鑰匙模塊主要 負責車主操作信息的發送；車身控制模塊負責接收和驗證遙控鑰匙信息，並對汽車車身的 相關功能進行操作或通訊。
[0027] 其中，如圖2所示，車身控制模塊主要包括低頻發射模塊、高頻接收模塊、車身MCU 控制單元、LED指示、電源、時鐘、鍵盤、EEPR0M存儲、CAN總線接口和串口通訊接口。
[0028] 低頻發射模塊採用功耗極低的低頻發射晶片，並且支持多種載波頻率。
[0029] 高頻接收模塊也是採用低功耗的RF接收晶片，支持300?348MHz、387?464MHz 和779?928MHz多個頻帶操作，以及2-FSK、4-FSK、GFSK、MSK、00K等多種調製方式，最大 輸出功率為12dBm，實現了車身和遙控鑰匙之間的遠距離通訊。
[0030] 在本實用新型的較佳實施例中，高頻接收模塊採用的頻率為315MHz，低頻發射模 塊採用的頻率為125KHz。
[0031] 車身控制模塊還可通過車身MCU控制單元、CAN總線接口和串行通訊接口採集汽 車上的操作開關，通過智能邏輯處理來控制中央門鎖、車燈、雨刮器和報警器等起出執行對 象的控制系統，該系統可通過MCU控制單元與汽車其他控制單元進行信息交換，並可與車 外故障檢測系統進行數據交換，實現汽車故障的自動檢測功能。
[0032] 車身控制模塊是按照如圖3所示的來完成其與遙控鑰匙模塊之間的通訊的：
[0033] (1)，車身上電復位，整個系統初始化；
[0034] (2)，判斷是否被觸發：若觸發，跳轉至（3);如果沒有觸發，跳轉至（6);
[0035] (3)，接收遙控鑰匙模塊發射的高頻信號，高頻信號包括學習幀和數據幀；並判斷 是否接收到數據，如果接收到數據，則跳轉至（5);如果沒有接收到數據，則跳轉至（4);
[0036] (4)，判斷接收數據是否超時：如果沒有超時，則跳轉回（3);如果超時則重新跳轉 至⑵；
[0037] (5)，對接收到的學習幀和數據幀進行比對，看看是否已經存在：如果已經存在，則 重新跳轉至（2);如果沒有存在，則存儲該學習幀和數據幀，並通過指示器指示，然後再跳 轉回⑵；
[0038] (6)，發射低頻信號，即低頻喚醒序列；
[0039] (7)，接收學習數據幀，並判斷是否接受到數據幀：如果接收到數據幀，跳轉至 (9);如果沒有接收到數據巾貞，則跳轉至⑶；
[0040] (8)，判斷是否是接收數據超時：如果超時，則跳轉至（2);如果未超時，則跳轉至 (7)；
[0041] (9)，對接收到的數據判斷是否合法：如果合法，則跳轉至（10);如果不合法，則判 斷其接收的次數是否超限，如果超限，跳轉至（2);如果未超限，則跳轉至（6);
[0042] (10)，對經過合法判斷的數據進行驗證：如果未通過驗證，則跳轉至步驟（2);如 果通過了數據驗證，則存儲相關數據，並執行相關操作，然後跳轉回（2)。
[0043] 遙控鑰匙模塊的結構具體如圖4所示，包括高頻發射模塊、低頻接收喚醒模塊、遙 控鑰匙MCU控制單元、LED指示和鍵盤：
[0044] 高頻發射模塊採用低功耗RF發射晶片設計，支持300?348MHz、387?464MHz和 779?928MHz多個頻帶操作，以及2-FSK、4-FSK、GFSK、MSK、00K等多種調製方式，最大輸出 功率為12dBm，該模塊實現車身和遙控鑰匙遠距離通訊。高頻發射模塊發送的數據包括學習 幀和數據幀。在本實用新型的較佳實施例中，高頻發射模塊採用的頻率為315MHz ;
[0045] 低頻接收喚醒模塊採用功耗極低的低頻接收晶片，支持多種載波頻率，當接收到 相應信號並驗證通過後，發送WAKE信號，喚醒MCU控制單元工作。在本實用新型的較佳實 施例中，低頻接收喚醒模塊採用的頻率為125KHz。
[0046] 遙控鑰匙MCU控制單元還包括定時器、計數器和偽隨機數發生器。遙控鑰匙MCU 控制單元產生動態密匙、本地密匙和低頻喚醒序列，並將這些相關數據組幀後通過高頻發 射模塊發送至車身控制模塊：通過定時器指定一個時間T，每過一個時間T，計數器的值進 行一次改變，將計數器的值作為動態密匙使用；通過偽隨機數發生器產生8bit的偽隨機數 作為本地密匙和低頻喚醒序列。遙控鑰匙MCU控制單元對通過高頻發射模塊發送的通信數 據還要採用AES加密算法進行數據加密，AES加密算法的分組長度為128比特、密鑰長度為 128比特，依據標準AES加密過程，將整個AES的加密過程分為若干子程序進行。
[0047] 遙控鑰匙模塊是按照如圖5所示的流程來進行與車身控制模塊的通訊的：
[0048](一）、遙控鑰匙上電復位，遙控鑰匙模塊進行初始化；
[0049](二）、判斷模塊內是否有待處理的任務：如果有，則跳轉至（四）；如果沒有則進 入休眠模式，並跳轉至（三）；
[0050] (三）、判斷模塊是否有通過何種方式觸發的指令：如果通過定時器觸發，則跳 轉至（四）；如果通過低頻喚醒序列觸發，則跳轉至（五）；如果通過按鍵觸發，則跳轉至 (六）；
[0051] (四）、判斷模塊是否被定時觸發：如果定時觸發了，則更新計數器，並對計數器重 新配置，然後跳轉至（二）；如果沒有定時觸發，則跳轉至（五）；
[0052] (五）、判斷模塊是否被低頻喚醒序列觸發：如果觸發，則準備明文數據，進行AES 加密，並跳至（七）；如果未觸發，則跳至（六）；
[0053] (六）、判斷模塊是否被按鍵觸發：如果觸發，則產生字節型隨機數，準備學習幀數 據幀，且跳轉至（七）；如果未觸發，則通過命令鍵觸發遙控鑰匙模塊，並更改計數器，準備 命令數據，進行AES加密，更新計數器，最後跳轉至（七）；
[0054] (七）、對數據組幀，並將加密數據發送η次，最後跳轉回（二）。
[0055] 本實用新型設計的汽車無鑰匙門禁系統中，採用單向認證和雙向認證兩種模式， 單向認證實現遠程尋車、遠程開鎖上鎖功能；雙向認證用來實現汽車的免操作自動上鎖、閉 鎖以及汽車的一鍵點火功能。
[0056] 以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人 員無需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領 域中技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實 驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
【權利要求】
1. 一種汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，包括遙控鑰匙模塊和車身控制模塊；所述 遙控鑰匙模塊包括低頻接收喚醒模塊、遙控鑰匙MCU控制單元和高頻發射模塊，用於通過 接收所述車身控制模塊發出的低頻信號和向所述車身控制模塊發射加密高頻信號來控制 汽車門禁； 所述車身控制模塊包括低頻發射模塊、車身MCU控制單元和高頻接收模塊，用於接收 和驗證所述遙控鑰匙模塊發射的加密高頻信號，並根據驗證過的加密高頻信號來控制汽車 門禁。
2. 如權利要求1所述的汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，所述低頻接收喚醒模塊和 所述低頻發射模塊採用的頻率為125KHz。
3. 如權利要求1所述的汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，所述高頻發射模塊和所述 高頻接收模塊支持300?348MHz、387?464MHz和779?928MHz頻帶。
4. 如權利要求3所述的汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，所述高頻發射模塊和所述 高頻接收模塊採用的頻率為315MHz。
5. 如權利要求1所述的汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，所述高頻發射模塊和所述 高頻接收模塊支持2-FSK、4-FSK、GFSK、MSK和OOK的調製方式。
6. 如權利要求1所述的汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，所述高頻發射模塊發射的 加密高頻信號的加密過程是由所述遙控鑰匙MCU控制單元來處理完成的。
7. 如權利要求6所述的汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，所述遙控鑰匙MCU控制單元 的加密過程包括：產生本地密匙和動態密匙、以及通過AES算法進行加密處理。
8. 如權利要求1所述的汽車無鑰匙門禁系統，其特徵在於，所述車身控制模塊還包括 CAN總線接口和串行通訊接口，所述門禁系統通過所述CAN總線接口和所述串行通訊接口 與汽車進行通訊。
【文檔編號】B60R25/24GK203902481SQ201420293726
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】範文兵, 馬州生, 王瀚, 宋偉, 李浩亮, 閆浩 申請人:鄭州大學