當前位置: 華文星空 > 汽車

明明有鑰匙,為什麽要叫無鑰匙進入和無鑰匙啟動?

2021-11-18汽車

車輛的機械鎖結構是在1990年代發明的,隨著功能的叠代,以及對車內、發動機艙、點火系統等的保護,整個系統變得更加復雜。最後演變成一把機械鑰匙來管理車上所有的機械鎖,包括車門、行李箱、車輛點火系統、引擎蓋等。

其實在1980年代無線鑰匙已經發明出來了,在過去的40多年裏,無線鑰匙的使用場景逐漸擴大。它的實作方式是利用汽車上眾多的無線發射器和接收器與使用者裝置進行無線通訊來實作的。

隨著功能的叠代、不同的身份認證系統的整合以及無線安全技術的叠代, 功能性和系統復雜性穩步增加。其演變路徑是遙控無鑰匙進入(RTK)—>被動進入系統 (PES)—>被動進入和被動啟動 (PEPS)。

最初的實作方案是最基本的無線實作遙控無鑰匙進入(RKE)系統,隨後升級為功能更強大的被動進入系統(PES),再叠代至被動存取和安全進入(PASE)系統。其中涉及的技術跨越了簡單的ASK、FSK調變、藍芽低功耗(BLE)系統中的編碼跳頻展頻,然後再到超寬頻(UWB)調變。同樣在安全領域,從簡單的未編碼數位到編碼數位、捲動程式碼和高級加密標準 (AES) 的實施將這項技術提升到了更高的安全級別。

01. 遙控無鑰匙進入(RKE)

RKE 是一種單向認證的電子鎖,無需使用傳統的機械鑰匙即可控制車門的開閉。無鑰匙進入系統一詞最初是指用位於車門或車門附近的透過鍵盤輸入預定數位密碼來解鎖的鎖。與機械鑰匙相比,操作相對方便且提升了車輛的安全性。但其仍存在同頻幹擾、訊號被復制重發等隱患。

圖1 RKE系統

在該系統的後續版本中,車窗升降器也可以透過遠端無線控制,這是一個重要的附加安全方面。透過使用遙控鑰匙將車門釘選,車窗和天窗同時也將自動關閉。

被動進入系統 (PES)

被動進入系統(PES)是遠端無鑰匙進入(RKE)系統的升級版。此功能讓駕駛員無需按下遙控鑰匙釘選或解鎖按鈕即可釘選和解鎖車門。只需將鑰匙放在口袋或錢包中,走進車門,觸碰車門把手即可完成解鎖,其原理是觸摸門把手內部解鎖傳感器, 電容放電喚醒進入及啟動授權控制單元。

其原理是門把手和鑰匙中都裝有天線,在距車幾十米開始,鑰匙持續發送解鎖訊號,當車上解鎖裝置接收到訊號,按照特定的協定,完成認證後,即自動解鎖車門。

被動進入和被動啟動 (PEPS)

PEPS是一種安全也現在常用的無線通訊系統,使駕駛員無需實際使用鑰匙即可存取汽車——解鎖汽車並啟動發動機。該系統使用射頻訊號透過在汽車和鑰匙之間發送訊號來驗證鑰匙。PEPS 系統使用低頻範圍內的無線電波,通常為 125 kHz 或 134 kHz,以及超高頻 (UHF) 範圍內的無線電波,通常為低於 1 GHz 的訊號,在雙向通訊中交換唯一金鑰鑰匙和車輛之間的存取程式碼。一旦交換的程式碼與預期值匹配並且鑰匙裏車距離很近,即會解鎖車門。

該系統還測量汽車與鑰匙之間的距離,確定鑰匙是在車內還是車外。此資訊可用於為驅動程式提供不同型別的存取許可權。例如,如果鑰匙在車外,則僅授予進入許可權,但發動機啟動功能將不起作用。

PEPS系統主要零部件有遙控鑰匙、 天線、 控制模組 (BCM)、一鍵啟動開關, 涉及的核心技術有 RFID 辨識技術、 加密演算法、 EMC技術。

其具體包含兩部份功能,一部份為無鑰匙進入,一部份為無鑰匙啟動。

無鑰匙進入

當駕駛員觸摸門把手時,內部解鎖傳感器中電容放電喚醒進入及啟動授權控制單元,喚醒後該控制器執行兩個動作, 一是透過專用線束喚醒車載電網控制單元,並啟動無鑰匙進入及一鍵啟動控制功能;二是透過低頻天線發出低頻資訊。鑰匙在車輛 1.5m範圍內被低頻訊號喚醒, 收到資訊並初步核對, 若合法則將 ID 碼以捲動形式加密並行出高頻資訊,車載電網控制單元透過內部整合的高頻天線接收並處理資訊, 開始驗證 ID,若一致則喚醒特定CAN, 然後將 ID透過 CAN傳送至進入及啟動授權控制單元,對其進行校驗,若與內部儲存值一致,則回傳 ID一致的確認資訊至車載電網控制單元。車載電網控制單元收到, 資訊後發出門鎖解鎖指令。同時控制前後轉向燈閃爍、車門模組收到後控制門鎖電機供電、後視鏡展開等。

一鍵啟動

駕駛員按下啟動鍵後,進入及啟動授權控制單元的某個引腳被拉低,然後喚醒特性CAN鏈路,並向電子防盜單元發送上電請求,對方收到後發出鑰匙定位以及電子防盜碼查詢指令,進入及啟動授權控制單元則喚醒車載電網控制單元,並讓其執行一鍵啟動功能,然後透過低頻向鑰匙發送底子防盜碼請求,鑰匙收到請求後開始響應,車載電網控制單元收到後,並開始校驗,一致則給EPS供電並且通知進入及啟動授權控制單元發出上電指令。

隨著技術的發展,為了解決中繼攻擊(大多數無鑰匙進入系統只是透過訊號強度來確定車輛駕駛員是否在範圍內。也就是說,只要把這個溝透過程的訊號放大,使得車子和鑰匙以為車主在附近,即可完成解鎖操作。),開始在PEPS系統中開始引入UWB(Ultra Wide Band,超寬頻),其具有對通道衰落不敏感、發射訊號功率譜密度低、截獲率低、系統復雜度低、能提供數厘米的定位精度等優點。

另外隨著智慧型手機可以透過客製的專用介面連結到車輛,數位鑰匙的自然發展正在成為現實,下一代車輛存取系統正在使用虛擬鑰匙。鑰匙即服務或 KaaS 允許汽車制造商透過智慧型手機為駕駛員提供對車輛的存取許可權。汽車制造商還使用靈活的數位管理和動態無線 (OTA) 金鑰發行,讓車隊經理和使用者更容易管理金鑰。