什么是PKE?

2014-01-12 11:01:00 深圳思成电子
1、PKE简述
无钥匙门禁系统,简称为PKE(Passive Keyless Entry),类似于智能卡;除了有远程遥控开门、找车之外,当驾驶者踏进指定范围时,该系统通过识别判断如果是合法授权的驾驶者则进行自动开门;上车之后,驾驶者只需要按一个按钮即可启动点火开关。如下图所示,当持智能卡的人在指定范围内,只要触动车门上的感应开关,就会自动打开门锁;进入车内后,只需按下位于方向盘下的启动键就可以发动汽车;同样停车后按下就可熄火,当人离开车一定距离后,车门就会自动上锁。
 
PKE智能钥匙系统是汽车智能化、信息化、电子化的体现,提高了整车的安全性、可靠性、舒适性,具有极佳的市场前景和巨大的潜在效益。
2、PKE市场应用
随着技术的不断发展与成熟,如今PKE无钥匙进入系统已被广泛应用在各个领域,在汽车行业,现在不仅奔驰、宝马等高端汽车制造商已经采用了这一技术,而且蒙迪欧、天籁和马自达也相继采用该技术;本土车厂华晨、奇瑞、比亚迪等也开始配装该产品。
 
感应开关                                                                                        智能钥匙
 
目前汽车安装PKE系统主要有两种方式:
前装市场:故名思义,汽车在出厂前已经由厂家作为标配预装了PKE系统。这种方式由于其先天的优势,系统与整车的结合更紧密,可实现 的功能也更多。出厂前安装了PKE系统的汽车,一般会在车门把手那里设计一个感应开关,当车主拉到门把手时,车内的控制器会首先唤醒车主所携带的智能钥匙,并进行身份验证,身份验证成功车主才能进入车内,整个过程只耗时几个毫秒; 
后装市场:由于是独立研发设计,并且要考虑适应绝大多数的车型,所以后装市场的PKE产品不可能像原装的PKE那样能与汽车做到无缝连接,有些功能受到先天条件的限制而无法实现,但最基本最常用的功能已经可以做到与原装相同,完全可以满足汽车用户的需求。
不管是前装PKE还是后装PKE,也不管是哪一个品牌的产品,其基本功能大体都是相同的,同时这也是普通用户最常用或者最感兴趣的功能。这些功能大体可分两类:
1、自动功能:
自动感应开锁:当智能卡出现在主机的有效检测范围内时,自动开门锁,并撤防;
自动上锁:当用户离开汽车一定距离时,自动锁车门,并设防;
自动升窗:如果用户离开汽车后没有关好车窗,系统会自动将车窗升起。 
这几个功能可以说是最实用的功能,特别是当车主双手都提着东西,如果安装了PKE系统,只需要走过去拉开门把手上车就行了,这样就可以彻底解放你的双手。
2、防盗功能:
现在一般的PKE产品都可以实现传统单向防盗器的所有功能。比如:振动报警、停车警示、非法启动自动断油断电等。另外,PKE系统所配的电子钥匙也可以作为遥控器使用,从而实现远距离遥控功能。
 
3、PKE市场方案
智能无线通讯系统有很多的要求;
1、要求是体积小、成本低,解决方案用一个智能的单片机来实现,单片机由数字和模拟前端组合成一个芯片;
2、要求是经济的双向通讯,基站命令用125KHz低频发送,高频响应,用低频发送成本逐渐降低;
3、要求是通讯距离在2米以上,其应答器有高度的输入灵敏度,因为在一般环境下有很多的噪音干扰,所以在设计系统的时候要求有高度的灵敏度非常重要;
4、消除天线的方向性,因为控制信号不可能一直从一个方向发来,特别是随身携带的单元,发送的方向不可能控制,所以在应答器板上使用三个方向的天线XYZ,不管信号从哪个方面来都可以接收到;
5、对电池寿命的要求,因为有一些电池是用来作汽车里面胎压检测系统的,不可能每6个月打开换电池,所以采用唤醒滤波器以减少电流使用;
6、最后是数据的安全性要求,发送信号加密,收到信号时再解密。
那么,现在市场有多种PKE方案应用,较为常见的是TI、NXP、Microchip、AMS的方案,每个方案各有各的特点:
A、 TI & NXP:TI和NXP起步较早,方案相对成熟,但价格相对较高;前装市场选择较多;周立功、品佳对NXP的方案推广度较大; 比亚迪也已经准备在其中高端车型上采用NXP的PKE方案;
 
B、 Microchip:集成度高,加入了硬件KEELOQ滚码模块; 能实现PKE全部功能,且可以快速定位;
C、 AMS:灵敏度高,感应距离远,且低频操作极为简单,尤其是对RSSI   的读取,对于衰减比较强的环境来说是不错的选择。
 
4、PKE的工作原理
简单地说,PKE的工作原理就是无线射频技术进行信号交换与认证的过程,其中包括高、低频的发射与接收。
PKE系统由基站和应答器组成,基站包含低频(LF)发射模块和高频(UHF)接收模块,而应答器包含低频(LF)接收模块和高频(UHF)发射模块以及三相天线。这两部分之间采取双向通信,基本框图如图所示,基站单元会不停地发送一条编码为125 kHz的低频报文以搜寻并唤醒一定范围内的应答器。该信号范围内的所有应答器都能够接收到该报文,并对编码的数据字段进行验证。一旦车主身上的应答器识别成功,它就会自动发送一条高频段(315M/433M)的射频Keeloq编码报文,基站单元在收到该报文后对其进行解码,如果识别成功,将控制指令执行机构打开车门。
 
在这个过程中,三相天线可以更加有效地接受信号,3D低频唤醒芯片(LF Wakeup IC)可以唤醒MCU,从而MCU可以控制执行机构。
针对上述的介绍,奥地利微电子有AS3931/AS3932/AS3933产品可以用于PKE应用。特别是AS3933,出类拔萃的80 μVrms敏感度,可对唤醒范围进行优化,其2.7 μA超低电流消耗也极大地延长了电池寿命。AS3933的接收频率范围广泛,为15 至150 kHz,为各种RFID技术或远程无钥匙进入等各种应用提供了灵活性。AS3933为每个工作通道提供了一个数字RSSI(接收信号强度指示)值,并支持可编程数据速率和带时钟恢复的曼彻斯特解码。它还包括一个由晶体振荡器或内部RC振荡器产生的内部时钟发生器,且AS3933在同类器件中首次提供了内置自动天线调谐器,可将天线调谐到所需的载波频率。通常客户都会要求这些功能来降低他们的BOM成本,又不影响性能。我们已经将AS3933 Design in铁将军的PKE方案中,另外,AS3931和AS3932也分别有其对应客户群。

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