劉忠明

摘 要：射頻識別技術(shù)RFID最早可以追溯到上世紀(jì)五十年代，至今已有超過七十年的歷史，RFID兼具高效、實時、簡易等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、零售業(yè)、物流、門禁安保等各領(lǐng)域，回首看去射頻識別技術(shù)依然如火如荼，很多領(lǐng)域應(yīng)用有待繼續(xù)深究與開發(fā)。本文主要從汽車防盜技術(shù)角度，分射頻識別技術(shù)、無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)、故障分析三個維度進(jìn)行簡要闡述。

關(guān)鍵詞：射頻識別技術(shù)RFID 無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng) 故障分析

Analysis on the Application of Radio Frequency Identification Technology in Automobile

Liu Zhongming

Abstract：Radio frequency identification technology RFID can be traced back to the 1950s and has a history of more than 70 years. RFID has the characteristics of high efficiency， real-time and simplicity， and is widely used in transportation， retail， logistics， and access security. In various fields， looking back， RFID technology is still in full swing， and applications in many fields need to be further studied and developed. This article is mainly from the perspective of automobile anti-theft technology， divided into three dimensions： radio frequency identification technology， keyless entry and start system， and failure analysis.

Key words：Radio Frequency Identification Technology RFID， keyless entry and start system， failure analysis

1 射頻識別技術(shù)

射頻識別是一種非接觸式的無線通信方式，它可以通過向特定的目標(biāo)體發(fā)射固定頻率的電磁波實現(xiàn)元件間的耦合來感知、獲取對方信息。射頻識別的最大優(yōu)點(diǎn)在于并不需要建立直接的物理連接，這也意味著它能輕易穿透霧、塵、木柴等各種障礙物，其次RFID的識別速率極快，一次閱讀信息的過程通常不超過100毫秒[1]。

射頻識別系統(tǒng)主要由閱讀器、應(yīng)答器（電子標(biāo)簽）、天線、數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)等組成，RFID系統(tǒng)可根據(jù)工作頻率波段的不同分成低頻、高頻、超高頻、微波四種，按照 IEEE制定的頻譜劃分如下：低頻LF為30～300kHz;中頻MF為300～3000kHz;高頻HF為3～30MHz;甚高頻VHF為30～300MHz;特高頻UHF為300-3GHZ;超高頻SHF為3GHZ;其中低頻的典型工作頻率125KHZ、133KHZ，高頻典型工作頻率為13.56MHZ。

RFID系統(tǒng)還可根據(jù)電子標(biāo)簽的供能方式分成有源、無源、半有源三種。

（1）有源RFID。即電子標(biāo)簽內(nèi)部具備電池供電或外加電源不間斷地供能模式，電子標(biāo)簽?zāi)艹掷m(xù)穩(wěn)定且按照一定規(guī)律主動向外發(fā)送定頻信號，當(dāng)閱讀器經(jīng)過接收天線鋪捉到信號后，將信號進(jìn)行解調(diào)，并把相關(guān)信息傳遞至數(shù)據(jù)交換管理系統(tǒng)作進(jìn)一步處理。有源RFID可以根據(jù)自身的實際需要建立某一高頻載波電路，所以兼?zhèn)鋫鬏斝畔⒘看?、距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

（2）無源RFID。當(dāng)處于工作狀態(tài)時，閱讀器通過發(fā)射線圈向電子標(biāo)簽發(fā)射一定頻率的電磁波，當(dāng)標(biāo)簽的感應(yīng)線圈感應(yīng)到同頻段的電磁波后，將發(fā)生電磁耦合效應(yīng)產(chǎn)生的輕微電能能驅(qū)動標(biāo)簽內(nèi)置芯片輻射信號，輻射的信號比較弱，所以只有當(dāng)閱讀器與電子標(biāo)簽的距離足夠接近時，閱讀器上的識讀線圈才能感應(yīng)到輻射信號。由于采用的是無源模式所以元件的成本、體積、壽命等得到了優(yōu)化，無源RFID被廣泛應(yīng)用于門禁卡、公交智能卡、自助收銀系統(tǒng)等生活方面。

（3）半有源RFID。此系統(tǒng)兼具有源RFID可以實現(xiàn)長距離通信和無源RFID較為省電的優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)部有電池供電，但卻采用較為科學(xué)的被動觸發(fā)工作模式，電子標(biāo)簽只有接收到來自閱讀器天線發(fā)射的同頻信號時，才能主動向外發(fā)射信號即芯片的儲存數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)質(zhì)、運(yùn)放電路處理后經(jīng)發(fā)射天線對外通訊。

2 無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)

2.1 加密技術(shù)

無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)是汽車豪華與尊貴的象征，也是便捷、高效、安全的一種體現(xiàn)。無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性直接關(guān)系到駕駛員的財產(chǎn)安全，早期的汽車主要采用機(jī)械式鑰匙對汽車進(jìn)行防盜功能，這種防盜方式的保密性、安全性極低相關(guān)信息容易泄露，而隨著電子加密技術(shù)、RFID的發(fā)展，無鑰匙進(jìn)入及防盜系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，相關(guān)數(shù)據(jù)信息需要得到相互匹配與認(rèn)證過后才能解除防盜功能，反著則啟動防盜，這大大地增加了車輛的安全與可靠性?，F(xiàn)代的智能鑰匙可以分成固定碼與滾動碼兩種，采用固定碼加密技術(shù)時，不變的密碼數(shù)據(jù)被保存在鑰匙的芯片中，這種防盜技術(shù)缺乏安全性，數(shù)據(jù)一旦被復(fù)制或非法攔截獲取時將給車主帶來不可估量的風(fēng)險，顯然這種技術(shù)無法滿足當(dāng)代的需求，而Keelop滾動碼（跳碼）加密技術(shù)是解決這一難題的關(guān)鍵，滾動碼技術(shù)是一種非線性的加解密算法[2]，能實現(xiàn)鑰匙端與車端的雙向同步加密功能，每當(dāng)按下鑰匙按鍵或車輛在有效接收到鑰匙信號時，雙方的地址碼、功能碼都能按照一定的規(guī)律在前一數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行加密滾動，即使在無效的按下按鍵鑰匙值發(fā)生滾動，只要在車端解碼出的信息在數(shù)據(jù)庫范圍內(nèi)，車輛都能進(jìn)行解鎖，如果按鍵無效值高達(dá)上百次超出允許值，通訊間失效，只有將車輛與智能鑰匙重新匹配才能工作，由此可見Keelop技術(shù)大大增加破譯難度。

2.2 系統(tǒng)組成及原理

在此以比亞迪E5為例，該車的進(jìn)入及啟動系統(tǒng)由高頻接收模塊、keyless-ECU、BCM模塊、轉(zhuǎn)向軸鎖、一鍵啟動按鈕、智能鑰匙、微動開關(guān)、低頻天線等組成。比亞迪E5全車共設(shè)有6根工作頻率為125KHZ低頻發(fā)射天線，其中車外3根，分別位于左前門、右前門、行李箱處，而車內(nèi)的三根則分別位于車輛的前、中、后部，車輛配有三個微動開關(guān)分別用于主、副駕駛及行李箱的解鎖，智能鑰匙采用的是半有源RFID技術(shù)，其發(fā)射頻率為315MHZ，一鍵啟動按鈕內(nèi)部集成IMMO識別線圈，可用于智能鑰匙無源近場工作。

（1）無鑰匙進(jìn)入功能的實現(xiàn)。當(dāng)微動開光被按下激活后，用戶的請求開門信號通過硬連接傳遞給Keyless-ECU，ECU在接收到信號后，需要驗證鑰匙的合法性，所以驅(qū)動外部低頻天線對鑰匙進(jìn)行定位，當(dāng)處于車輛1.5m探測范圍內(nèi)的授權(quán)鑰匙被低頻天線有效喚醒后，則將儲存在芯片中的ID滾動加密后采用高頻載波對外發(fā)出（伴隨有智能鑰匙指示燈閃爍）[3]，高頻接收器接收該信號并送至Keyless-ECU單元進(jìn)行解調(diào)比對，若鑰匙認(rèn)證合法則通過CAN總線向BCM發(fā)出車門解鎖指令，完成車門解鎖，反之則終止，車門無鑰匙上鎖功能亦是如此。

（2）無鑰匙啟動功能的實現(xiàn)。當(dāng)踩下制動踏板且按下啟動按鈕后，Keyless-ECU接收到用戶請求后，同樣需要認(rèn)證鑰匙的合法性，通過驅(qū)動車內(nèi)低頻天線尋找鑰匙，高頻接收器反饋鑰匙信號，若Keyless-ECU認(rèn)證通過，則通過CAN總線向轉(zhuǎn)向軸鎖及BCM發(fā)出解鎖及啟動信號完成后續(xù)上電的工作，反之則不動作。若授權(quán)鑰匙的電量較低不足以對外回應(yīng)高頻信號時，可以將智能鑰匙貼在啟動按鈕處，采用無源RFID通訊方式完成信息的認(rèn)證。

通過對比吉利、北汽、榮威等品牌的新能源汽車不難發(fā)現(xiàn)，在無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)的總體設(shè)計思路上都是一致的，值得注意的地方主要有兩點(diǎn)：一是在無鑰匙的觸發(fā)方式上可以采用的是按鈕開關(guān)式、電容觸摸式或是其它傳感方式;二是高頻接收方式上可以采用單獨(dú)高頻接收器、集成模塊式或是多功能天線來實現(xiàn)高頻信息的獲取。

3 故障分析

造成車輛無鑰匙進(jìn)入及啟動功能失效的因素種類繁多，可以根據(jù)車輛故障現(xiàn)象，結(jié)合車輛維修手冊并借助解碼儀、萬用表等維修工具，對故障碼、測量數(shù)值作進(jìn)一步綜合分析，才能快速鎖定故障原因，故障源可以歸納為以下幾類：

（1）電源及供電線路故障。車輛啟動前電瓶正常工作電壓為11.8V-12.8V之間，如果電瓶欠壓或是供電電路短路、斷路等因素都可能導(dǎo)致防盜模塊失去工作電源。

（2）智能鑰匙故障。電池欠壓、芯片ID丟失、電子元件損壞，可以通過無源近場或?qū)Ｓ迷O(shè)備對鑰匙頻率等進(jìn)行檢測。

（3）外場干擾。處于變電站等強(qiáng)場環(huán)境下將影響信號的接收與發(fā)射。

（4）硬件故障。門把手微動開關(guān)觸摸傳感器失效，門鎖電機(jī)、行李箱電機(jī)、轉(zhuǎn)向軸鎖等執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效、啟動按鈕失效、ECU模塊電子元件損壞。

（5）通信故障。高頻接收器、啟動按鈕信號識讀針腳故障，CAN總線斷路、斷路、虛接等因素。

4 結(jié)束語

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的推進(jìn)，更多的新興技術(shù)將被賦予汽車身上，汽車將變得多元化與科幻化，手紋識別、人臉識別等技術(shù)可以應(yīng)用于汽車之上，而得益于云端技術(shù)的開發(fā)通過藍(lán)牙、APP遙控車輛已經(jīng)變成了現(xiàn)實，結(jié)合GPS衛(wèi)星定位等遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)筑了汽車多方位堅不可摧的防盜堡壘。

參考文獻(xiàn)：

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[4]比亞迪E5維修手冊.