基于RFID的智能汽車(chē)安全防盜系統設計

摘要：針對現有汽車(chē)門(mén)禁系統和胎壓監測系統相互獨立，硬件冗余和生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，提出了一種基于射頻識別技術(shù)的汽車(chē)安全防盜系統的設計方案。在射頻通信上，該系統采用434 MHz 的UHF 頻段與125 kHz 的LF 頻段相結合的方法，實(shí)現了系統胎壓監測、遙控門(mén)鎖和發(fā)動(dòng)機防盜鎖止等功能。調試結果表明，該系統提高了汽車(chē)的防盜性與控制性，節約了系統空間，降低了生產(chǎn)成本，優(yōu)化了車(chē)身網(wǎng)絡(luò )。

　　隨著(zhù)我國汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車(chē)越來(lái)越多地進(jìn)入普通家庭。由于各種突發(fā)性道路交通事故與汽車(chē)盜竊案件的頻繁發(fā)生，人們對汽車(chē)安全與防盜的關(guān)注度也日益提高。開(kāi)發(fā)和研究汽車(chē)安全與防盜系統，是確保行車(chē)安全和防止盜竊的有效技術(shù)措施。與傳統單個(gè)獨立汽車(chē)胎壓監測系統和汽車(chē)遙控無(wú)鑰匙進(jìn)入系統相比，本系統的特點(diǎn)是，將胎壓監測系統與遙控無(wú)鑰匙進(jìn)入系統進(jìn)行整合，有效地實(shí)現了射頻（RF）模塊的復用，不僅節約了硬件開(kāi)銷(xiāo)，也提高了系統的集成度。

　　1 基于RFID 技術(shù)的汽車(chē)安全防盜系統

　　射頻識別技術(shù)（RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)。汽車(chē)安全防盜系統采用射頻識別技術(shù)，通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。RFID 技術(shù)采用射頻傳輸，可以透過(guò)外部材料讀取芯片數據，實(shí)現非接觸操作。通信數據使用加密算法對數據進(jìn)行加密，實(shí)現數據安全存儲、管理及通信。隨著(zhù)電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子芯片集成度的提高，RFID 系統成本也在不斷地降低，加快了智能化在汽車(chē)電子行業(yè)中的推廣與應用。

　　智能汽車(chē)安全防盜系統由輪胎發(fā)射模塊、遙控鑰匙模塊和基站模塊組成。對RFID 系統來(lái)說(shuō)，收發(fā)頻率大小決定了射頻識別系統的識別距離、電路實(shí)現的難易程度以及硬件設計成本。在汽車(chē)安全防盜設計中，125 kHz 等低頻（LF）頻段用于近距離、低速度，數據量要求較少的汽車(chē)引擎防盜系統的識別；434 MHz 等超高頻（UHF）頻段則用于遠距離的射頻通信系統（汽車(chē)輪胎壓力監測系統與遠程無(wú)鑰匙進(jìn)入系統）的識別。

　　2 系統組成

　　系統的總體結構如圖1 所示，系統由輪胎模塊、鑰匙模塊和基站模塊組成。

　　圖1 系統總體框圖

　　以4 個(gè)輪胎的轎車(chē)為例，系統由4 個(gè)輪胎模塊、1個(gè)鑰匙模塊和1 個(gè)基站模塊構成，其中基站模塊包括RF 接收器、LF 收發(fā)器、中央控制部分、人機界面以及用來(lái)傳送點(diǎn)火、門(mén)控命令的汽車(chē)區域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（LIN）總線(xiàn)。4 個(gè)輪胎模塊分別安裝在汽車(chē)的4 個(gè)輪胎中，對每個(gè)輪胎的壓力、溫度與電池電壓參數進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量，并將測量的數據通過(guò)RF 通信方式發(fā)送到基站模塊進(jìn)行處理?；灸K，一方面接收來(lái)自輪胎模塊的RF數據，并進(jìn)一步判斷輪胎參數是否正常，如果發(fā)現異常則進(jìn)行實(shí)時(shí)報警；另一方面接收來(lái)自鑰匙模塊的RF控制數據，并驗證鑰匙的ID是否合法，如果發(fā)現異常，則及時(shí)進(jìn)行報警，如果正常，基站向門(mén)控執行機構發(fā)送確認信息，實(shí)現啟/ 閉鎖的動(dòng)作；同時(shí)，基站模塊通過(guò)LF 通信方式與鑰匙模塊進(jìn)行通信，利用鑰匙模塊中應答器的密碼與基站模塊中的密碼進(jìn)行匹配來(lái)控制發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)，以達到防盜的目的?；究梢酝ㄟ^(guò)汽車(chē)總線(xiàn)與汽車(chē)內部的其他電子系統相連，實(shí)時(shí)地共享數據和控制信息。

　　3 系統硬件設計與實(shí)現

　　3.1 輪胎模塊電路

　　輪胎模塊由輪胎狀態(tài)的數據采集與發(fā)射電路組成，如圖2 所示。

　　圖2 輪胎模塊電路

　　輪胎模塊電路采用FREESCALE公司的智能嵌入式傳感器MPXY8300.該系列傳感器集成了該公司的低功耗S08 核，內含512 字節RAM和16 KB Flash，同時(shí)還集成了低功耗電容式壓力、溫度傳感器和單通道的低頻輸入接口。其RF發(fā)射支持315 MHz 和434 MHz 兩種載波頻率，并可通過(guò)編程配置使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調制方式。它還集成了電荷泵功能，當電池電壓較低時(shí)，可提高RF 發(fā)射部分供電電壓，從而使其仍能達到一定的R F 發(fā)射強度。

　　MPXY8300 是一款將壓力溫度傳感器、8 位微控制器（MCU）、RF 發(fā)射器和雙軸（XY）加速器全部集成到一個(gè)片上的系統級芯片（SOC）。MPXY8300 壓力測量范圍：轎車(chē)100~800 kPa，卡車(chē)100~1 400 kPa，溫度測量范圍：-40~125 ℃。