Allion Labs / Chris Wu

 

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

Keyless 免鑰匙系統(tǒng)是在RFID射頻識別系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上所延伸應(yīng)用，基本的運作機制必須整合遙控鑰匙與原本的車輛無線遙控器。可帶來的方便性像是當鑰匙靠近車門時無須將鑰匙插入，直接拉手把或按按鈕就可以自動解鎖開啟車門。

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)卡片并運行機制。

在進行遠程遙控車門啟閉時，Keyless免鑰匙系統(tǒng)還必須能透過車門遙控傳遞安全認證碼，以確認合法使用鑰匙遙控車門，由于采用RFID的芯片密碼認證，自然可以避免認證數(shù)據(jù)遭無線側(cè)錄、復制，避免被盜車的風險。

淺談Keyless智能鑰匙比較需要注意事項:

1. 盡量不要跟電子裝置放在一起，如手機、藍牙?喇叭或其他移動設(shè)備等，因為使用低強度的無線電波，在有磁場干擾時Keyless智能鑰匙可能無法運作正常。

而如果汽車遙控器靠近手機信號輻射的位置，則RF的干擾在物理上會影響遙控的靈敏度，這會縮短車子對遙控器的接收距離甚至會導致無法感應(yīng)的狀況。

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

面對各種外在因素所造成的干擾，卻沒有一套固定的標準去預防或解決相關(guān)難題，這使得產(chǎn)品要做到優(yōu)化設(shè)計更為難上加難，尤其是現(xiàn)在幾乎人手一支手機的使用習慣，雖然干擾源很小卻影響很大。

汽車使用的RFID頻段：

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

而頻率應(yīng)用到實際解鎖情境，當車主按下車門手把上的按鈕時，會發(fā)送13.56KHz 的低功率信號至遙控器，此時遙控器會經(jīng)由 RF chip發(fā)送315MHz頻率信號給汽車，一旦通過相互身份驗證，車主便可以直接按下手把按鈕解鎖并打開車門，無須使用遙控器解鎖。

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

1. Wi-Fi 2.4G (2.412GHz~2.484GHz)
2. 藍牙? (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(依實際車款會有不同配置)。

1. 中央控制臺(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，將把手按鈕按下時系統(tǒng)即會透過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。

汽車遙控器與手機干擾測試實例 (Keyless Interference Test )

百佳泰依下列各種信號驗證對無線感應(yīng)車鑰Key Fob產(chǎn)生干擾結(jié)果：

1. Wi-Fi 2.4G Signal.
2. 藍牙?
3. NFC

無線感應(yīng)車鑰(品牌由左由右分別為Luxgen, Mazda, Skoda)：

 

車外接收距離干擾測試(接收距離單位: 公分)：

(Unit: cm)

 

從測試結(jié)果可以看出，不同的手機本身(Original)對于信號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，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中，Wi-Fi信號干擾的情況較其他兩種來的明顯，因此在非必要情況下可以關(guān)閉手機的Wi-Fi功能以減少對遙控器感應(yīng)的影響。

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

大部分的時候智能手機和Key Fob會一同放在至口袋或是公事包中，而當我們靠近并想要將車子解除鎖定，此時按下車門手把上的按鈕后卻經(jīng)常發(fā)現(xiàn)無法將車子順利解鎖，原因是汽車的 Keyless免鑰匙系統(tǒng)容易受到RF信號的干擾，以及手機本身的金屬屏蔽，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、安全性和便利性的功能，超寬帶 (Ultra-Wide-Band) 技術(shù)也逐漸開始導入，將來使用內(nèi)建UWB技術(shù)的手機即可以取代傳統(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)全方位天線檢驗測試服務(wù)

也許有人會問：在比手機更大的車子上整合多支天線還有什么困難，首先，針對車用天線進行安全、溫度與振動等標準測試的要求更嚴格。其次，當今的車子不再是簡單地用鐵打造，這表示在決定天線安裝的位置時有了更多的選擇。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責的功能各有不同的設(shè)置，但是主要的用戶接口都會在所對應(yīng)的位置。下圖針對汽車感應(yīng)天線設(shè)置做了明確的說明。

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，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。
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)計會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，目前甚至可到九組之多，因此對于汽車天線的全方位性能檢測則為相對重要，可依據(jù)相對位置檢測感應(yīng)信號強度(RSSI)，感應(yīng)距離是否符合要求。

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

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

百佳泰整合性驗證打造最佳用戶體驗

汽車天線性能表現(xiàn)會受到許多因素影響，例如噪音、頻率干擾，安裝位置及車體設(shè)計，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)標準規(guī)范與法規(guī)限制外，更重要的是進行全面性檢測，以便及早發(fā)現(xiàn)問題并找出對策。

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

而除了實體鑰匙之外，車廠也準備開始導入數(shù)字鑰匙，駕駛?cè)酥灰獙?shù)字鑰匙下載到智能手機上，只要加載這個系統(tǒng)后，就能遠程解鎖或鎖上汽車，甚至啟動引擎，這將大幅強化智能手機與車輛之間的連接，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之間擁有最高安全等級。

百佳泰測試實驗室除了能夠為您測試RF產(chǎn)品的性能表現(xiàn)，同時提供更進一步的除錯服務(wù)，對于愈來愈多樣化的車用產(chǎn)品也提供了以下測試做為質(zhì)量的保證，若有測試需求還請來信至cn_service@allion.com.cn。

• 天線性能測試 (Antenna Performance)
• 無線智能鑰匙質(zhì)量測試 (TRS & TIS)
• 車用免鑰匙與數(shù)字鑰匙系統(tǒng)驗證測試 (RF performance & Security)
• 車內(nèi)顯示器質(zhì)量性能測試 (Display Performance)。
• 車內(nèi)儲存裝置質(zhì)量性能測試 (SSD Stability)。
• Wi-Fi 性能測試 (Max Throughput)。
• 導航系統(tǒng)質(zhì)量測試 (Positioning performance)。
• 車用信息娛樂系統(tǒng)（IVI system Quality）
• 語音助理 (Speech recognition)