Allion Labs / Chris Wu

 

汽車的電子設(shè)備中，除了車載電腦(ECU)攸關(guān)全車的運(yùn)行外，另一個(gè)開發(fā)重點(diǎn)即為汽車的防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)靠芯片鑰匙的設(shè)計(jì)方式目前已漸漸被射頻識(shí)別（RFID, Radio?Frequency?Identification） 整合的Keyless免鑰匙技術(shù)所取代，達(dá)到更全面的車輛防盜效果。

Keyless 免鑰匙系統(tǒng)是在RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上所延伸應(yīng)用，基本的運(yùn)作機(jī)制必須整合遙控鑰匙與原本的車輛無(wú)線遙控器?？蓭?lái)的方便性像是當(dāng)鑰匙靠近車門時(shí)無(wú)須將鑰匙插入，直接拉手把或按按鈕就可以自動(dòng)解鎖開啟車門。

目前全球多家汽車電子廠商均擁有自家的Keyless免鑰匙技術(shù)，例如Siemens、Valeo、Tokai Rika、Bosch、Delphi等，技術(shù)底層與關(guān)注的整合應(yīng)用大致類似，當(dāng)用車人持有內(nèi)含感應(yīng)芯片之remote key 靠近車子，大約一公尺，車門即可感應(yīng)卡片并運(yùn)行機(jī)制。

在進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控車門啟閉時(shí)，Keyless免鑰匙系統(tǒng)還必須能透過(guò)車門遙控傳遞安全認(rèn)證碼，以確認(rèn)合法使用鑰匙遙控車門，由于采用RFID的芯片密碼認(rèn)證，自然可以避免認(rèn)證數(shù)據(jù)遭無(wú)線側(cè)錄、復(fù)制，避免被盜車的風(fēng)險(xiǎn)。

淺談Keyless智能鑰匙比較需要注意事項(xiàng):

1. 盡量不要跟電子裝置放在一起，如手機(jī)、藍(lán)牙?喇叭或其他移動(dòng)設(shè)備等，因?yàn)槭褂玫蛷?qiáng)度的無(wú)線電波，在有磁場(chǎng)干擾時(shí)Keyless智能鑰匙可能無(wú)法運(yùn)作正常。

而如果汽車遙控器靠近手機(jī)信號(hào)輻射的位置，則RF的干擾在物理上會(huì)影響遙控的靈敏度，這會(huì)縮短車子對(duì)遙控器的接收距離甚至?xí)?dǎo)致無(wú)法感應(yīng)的狀況。

2. 避免接觸金屬物品，因與金屬物品接觸可能對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾導(dǎo)致功能異常。

面對(duì)各種外在因素所造成的干擾，卻沒(méi)有一套固定的標(biāo)準(zhǔn)去預(yù)防或解決相關(guān)難題，這使得產(chǎn)品要做到優(yōu)化設(shè)計(jì)更為難上加難，尤其是現(xiàn)在幾乎人手一支手機(jī)的使用習(xí)慣，雖然干擾源很小卻影響很大。

汽車使用的RFID頻段：

對(duì)于北美制造的汽車，大多數(shù)遙控器的工作頻率為315 MHz，對(duì)于歐洲，日本和亞洲的汽車，其工作頻率為433.92 MHz。

而頻率應(yīng)用到實(shí)際解鎖情境，當(dāng)車主按下車門手把上的按鈕時(shí)，會(huì)發(fā)送13.56KHz 的低功率信號(hào)至遙控器，此時(shí)遙控器會(huì)經(jīng)由 RF chip發(fā)送315MHz頻率信號(hào)給汽車，一旦通過(guò)相互身份驗(yàn)證，車主便可以直接按下手把按鈕解鎖并打開車門，無(wú)須使用遙控器解鎖。

能夠產(chǎn)生信號(hào)干擾的無(wú)線射頻信號(hào)干擾源不勝枚舉。目前智能手機(jī)上，能夠發(fā)送的無(wú)線信號(hào)有三種:

1. Wi-Fi 2.4G (2.412GHz~2.484GHz)
2. 藍(lán)牙? (2.402GHz~2.480GHz)
3. NFC (13.56 MHz)

Keyless免鑰匙系統(tǒng)感應(yīng)天線位置：

一般配備 Keyless免鑰匙系統(tǒng)的汽車配置的內(nèi)置天線如下(依實(shí)際車款會(huì)有不同配置)。

1. 中央控制臺(tái)(Centre console)
2. 左前門把手(Door handle, left front)
3. 右前門把手(Door handle, right front)

上圖中的紅色環(huán)表示系統(tǒng)天線所覆蓋的范圍。

下圖中的黑色按鈕為車門手把解鎖按鈕，將把手按鈕按下時(shí)系統(tǒng)即會(huì)透過(guò)把手天線與鑰匙通信。

Key Fob 天線

遙控器天線有許多不同的樣式，有早期的螺旋彈簧天線，后來(lái)普遍使用電路版印刷天線，RFID天線以及目前Key Fob所使用的線圈天線，其信號(hào)接收發(fā)送性能以及抗干擾能力也不盡相同。

汽車遙控器與手機(jī)干擾測(cè)試實(shí)例 (Keyless Interference Test )

百佳泰依下列各種信號(hào)驗(yàn)證對(duì)無(wú)線感應(yīng)車鑰Key Fob產(chǎn)生干擾結(jié)果：

1. Wi-Fi 2.4G Signal.
2. 藍(lán)牙?
3. NFC

無(wú)線感應(yīng)車鑰(品牌由左由右分別為L(zhǎng)uxgen, Mazda, Skoda)：

 

車外接收距離干擾測(cè)試(接收距離單位: 公分)：

(Unit: cm)

 

從測(cè)試結(jié)果可以看出，不同的手機(jī)本身(Original)對(duì)于信號(hào)的干擾已可造成一定的影響，甚至搭配在特定車款的遙控器上時(shí)，其接收距離甚至只剩下不到原本的一半。

而在三種干擾的信號(hào)中，Wi-Fi信號(hào)干擾的情況較其他兩種來(lái)的明顯，因此在非必要情況下可以關(guān)閉手機(jī)的Wi-Fi功能以減少對(duì)遙控器感應(yīng)的影響。

而汽車遙控器的天線設(shè)計(jì)與本身造型也有著相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，從測(cè)試結(jié)果可以看出，越是扁平造型的遙控器，越是容易被手機(jī)干擾或阻擋信號(hào)，反之越為立體的遙控器，其被干擾的情況則越輕微。

大部分的時(shí)候智能手機(jī)和Key Fob會(huì)一同放在至口袋或是公事包中，而當(dāng)我們靠近并想要將車子解除鎖定，此時(shí)按下車門手把上的按鈕后卻經(jīng)常發(fā)現(xiàn)無(wú)法將車子順利解鎖，原因是汽車的 Keyless免鑰匙系統(tǒng)容易受到RF信號(hào)的干擾，以及手機(jī)本身的金屬屏蔽，特別是兩者緊鄰的狀態(tài)，因此Keyless免鑰匙系統(tǒng)是否有足夠的能力來(lái)克服其他設(shè)備所造成的干擾為一重要課題。

而為了提升車輛的防盜保護(hù)、安全性和便利性的功能，超寬帶 (Ultra-Wide-Band) 技術(shù)也逐漸開始導(dǎo)入，將來(lái)使用內(nèi)建UWB技術(shù)的手機(jī)即可以取代傳統(tǒng)的汽車鑰匙，提供更多樣化的應(yīng)用。

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免鑰匙與數(shù)字鑰匙系統(tǒng)全方位天線檢驗(yàn)測(cè)試服務(wù)

也許有人會(huì)問(wèn)：在比手機(jī)更大的車子上整合多支天線還有什么困難，首先，針對(duì)車用天線進(jìn)行安全、溫度與振動(dòng)等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的要求更嚴(yán)格。其次，當(dāng)今的車子不再是簡(jiǎn)單地用鐵打造，這表示在決定天線安裝的位置時(shí)有了更多的選擇。因此天線模塊必須考慮到是否適合安裝在車門把手、后視鏡、行李廂或保險(xiǎn)桿，甚至是儀表板內(nèi)。

不同的品牌與車款其天線接收器與控制模塊依照負(fù)責(zé)的功能各有不同的設(shè)置，但是主要的用戶接口都會(huì)在所對(duì)應(yīng)的位置。下圖針對(duì)汽車感應(yīng)天線設(shè)置做了明確的說(shuō)明。

依所需功能車上所布置的感應(yīng)天線主要在下列位置:

1. 車側(cè)兩邊的車門把手，用以感應(yīng)使用者在車外時(shí)，是否開啟或解除鎖定。
2. 車內(nèi)前后用以感應(yīng)鑰匙是否在車內(nèi)以決定車輛可被啟動(dòng)。
3. 車子后方的行李箱天線用以感應(yīng)車廂是否可被開啟。

 

車上的接收天線依各家車廠設(shè)計(jì)會(huì)有不同的位置以及數(shù)量，越精密的感應(yīng)則需要更多的天線設(shè)計(jì)，目前甚至可到九組之多，因此對(duì)于汽車天線的全方位性能檢測(cè)則為相對(duì)重要，可依據(jù)相對(duì)位置檢測(cè)感應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)，感應(yīng)距離是否符合要求。

以下例子為無(wú)線鑰匙在實(shí)際應(yīng)用上的測(cè)試，針對(duì)天線裝置的總?cè)蜢`敏度TIS(Total Isotropic Sensitivity)以及總輻射功率TRP(Total Radiated Power)進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)車身的收發(fā)確實(shí)有感應(yīng)死角。

如圖所示，經(jīng)過(guò)TIS和TRP測(cè)試分析后，明顯發(fā)現(xiàn)該車輛在特定角度無(wú)法感應(yīng)。

百佳泰整合性驗(yàn)證打造最佳用戶體驗(yàn)

汽車天線性能表現(xiàn)會(huì)受到許多因素影響，例如噪音、頻率干擾，安裝位置及車體設(shè)計(jì)，廠商除了從源頭管控產(chǎn)品質(zhì)量，確定使用的RF技術(shù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與法規(guī)限制外，更重要的是進(jìn)行全面性檢測(cè)，以便及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并找出對(duì)策。

如何以具競(jìng)爭(zhēng)力的成本讓多支天線能有效率地在小空間中運(yùn)作，這正是目前汽車制造商團(tuán)隊(duì)所面臨的最大挑戰(zhàn)。因此，每一家制造商都需要具有差異化的解決方案。

而除了實(shí)體鑰匙之外，車廠也準(zhǔn)備開始導(dǎo)入數(shù)字鑰匙，駕駛?cè)酥灰獙?shù)字鑰匙下載到智能手機(jī)上，只要加載這個(gè)系統(tǒng)后，就能遠(yuǎn)程解鎖或鎖上汽車，甚至啟動(dòng)引擎，這將大幅強(qiáng)化智能手機(jī)與車輛之間的連接，而系統(tǒng)能利用 NFC 的距離限制，以及直接鏈接到裝置上的安全組件，確保汽車與智能手機(jī)之間擁有最高安全等級(jí)。

百佳泰測(cè)試實(shí)驗(yàn)室除了能夠?yàn)槟鷾y(cè)試RF產(chǎn)品的性能表現(xiàn)，同時(shí)提供更進(jìn)一步的除錯(cuò)服務(wù)，對(duì)于愈來(lái)愈多樣化的車用產(chǎn)品也提供了以下測(cè)試做為質(zhì)量的保證，若有測(cè)試需求還請(qǐng)來(lái)信至cn_service@allion.com.cn。

• 天線性能測(cè)試 (Antenna Performance)
• 無(wú)線智能鑰匙質(zhì)量測(cè)試 (TRS & TIS)
• 車用免鑰匙與數(shù)字鑰匙系統(tǒng)驗(yàn)證測(cè)試 (RF performance & Security)
• 車內(nèi)顯示器質(zhì)量性能測(cè)試 (Display Performance)。
• 車內(nèi)儲(chǔ)存裝置質(zhì)量性能測(cè)試 (SSD Stability)。
• Wi-Fi 性能測(cè)試 (Max Throughput)。
• 導(dǎo)航系統(tǒng)質(zhì)量測(cè)試 (Positioning performance)。
• 車用信息娛樂(lè)系統(tǒng)（IVI system Quality）
• 語(yǔ)音助理 (Speech recognition)