CN108226837A - 无钥匙进入钥匙自动标定系统 - Google Patents

Abstract

本发明无钥匙进入钥匙自动标定系统，是一种属于汽车电子防盗安全领域的技术。标定系统包含以下几个部分：标定台架，钥匙固定座，控制板，X、Y、Z轴天线，IMMO线圈，控制软件，标定算法及过程。基于新无钥匙进入系统钥匙方案及资源，特意发明本标定系统。本发明从结构、硬件、和软件算法上保证了标定效率和标定精度。钥匙标定完成后，可以确保任何钥匙在任何角度和方向，在同一点检测到的场强一致，做到真正的归一化标定。

Description

无钥匙进入钥匙自动标定系统

技术领域：

本发明技术涉及汽车电子防盗安全领域，通过无钥匙进入系统(PASSIVE ENTRYPASSIVE START)，可以执行汽车解锁汽车进入和启动控制系统。车主打算进入或启动车辆时，无需取出钥匙，只需随身携带钥匙，按下请求开关，主机和钥匙完成身份验证后即可开锁或启动车辆。

背景技术：

随着汽车电子技术的发展，无钥匙进入系统逐步成为了汽车的标配模块。在基站和钥匙之间进行身份验证时，尤其是启动车辆时，需要用到场强判定。基站发送低频命令和载波，钥匙收到命令后，再检测当前低频场强。只有相互验证正确且低频场强超过某一门槛值时，确认钥匙在车内，允许启动。

由于钥匙低频检测电路上电感电容参数的差异，低频检测电路可能会偏离谐振点，尤其是电容的偏差可能高达5％以上，对于不同钥匙和同一把钥匙不同电路之间，元器件偏差会严重影响低频场强的检测。即使同一把钥匙，由于x、y、z轴天线的电感值不同，导致Q值不同，同样的场强时检测到的场强值也不同。不加校准的钥匙，检测场强偏差会达到30％以上，会严重影响对钥匙位置的判断。

为了保证钥匙可以利用检测到的低频场强准确的判定钥匙位置，首先要对钥匙把钥匙的低频检测电路调整到谐振位置，然后再对检测到场强计算处理，得到测试点的真实场强，从而获取钥匙的准确位置。

早期市场上产品由于钥匙芯片资源限制，采用以下两种方式标定谐振电路：

1.使用计算机，利用专用设备，通过IMMO方式调整钥匙天线谐振参数。通过这种方式，只能调整谐振参数，但是无法调整由于Q值、天线电感引起的测量误差，检测偏差还是会比较大。

2.用网络分析仪等设备，检测硬件参数，然后人工调整外部电容，从而匹配钥匙低频检测线路。

采用这种方式，调试效率低下，调试时间很长。

原来也可以通过台架来标定钥匙低频天线的检测系数。但是由于天线系数标定对于被标定天线和场强之间方向、角度等有严格要求，有些厂家只是标定谐振参数，然后对钥匙上的x、y、z轴分别赋予固定系数，已粗略校准Q值和天线电感值引起的偏差。这种方法的标定结果相对偏差还是较大，无法满足更高精度要求。

新一代的无钥匙进入系统钥匙方案中，芯片内部有16个电容组成的电容矩阵，每个电容值为5pF。可以通过调节电容矩阵的电容值，可以使低频检测回路达到最佳谐振点；同时，在电容调整到谐振点时，将检测到的场强和实际场强比对，对每把钥匙的x、y、z分别标定一个系数，在以后的使用中，利用这个系数将钥匙检测到的场强换算成检测点实际场强。

发明内容：

基于新无钥匙进入系统钥匙方案及资源，特意发明本标定系统。本发明从结构、硬件、和软件算法上保证了标定效率和标定精度。钥匙标定完成后，可以确保任何钥匙在任何角度和方向，在同一点检测到的场强一致，做到真正的归一化标定。另外，对于某些要求相对位置固定、外观结构等又不一致的产品测试、检验及标定，可以借鉴本发明中的结构及固定方式，保证标定工艺的稳定。

为实现该目的，本发明采取以下技术方案：

本标定系统包含以下几个部分：标定台架，钥匙固定座，控制板，X、Y、Z轴天线，IMMO线圈，控制软件，标定算法及过程。

1、标定台架

标定系统的总体结构示意图见图1。

标定台架由标定平台、天线支架和底座组成；标定平台中间可安装和更换固定座，便于根据钥匙形状不同更换不同固定座，保证钥匙上x、y、z轴天线和标定天线X、Y、Z轴天线相对位置固定；标定系统中包括X、Y、Z轴3根天线。其中Z轴天线位于标定平台正上方，发射场强正对固定座钥匙并且和钥匙上的z天线垂直；X轴天线在标定平台同样高度，发射场强正对钥匙上x轴天线；Y轴天线在标定平台同样高度，发射场强正对钥匙上y轴天线；3根天线距离被标定钥匙的距离均为100厘米。

2、钥匙固定座

无钥匙进入系统钥匙的外形多种多样。为了保证对钥匙的归一化标定能够达到理想效果，在标定天线固定的情况下，必须使钥匙放置稳定后，x、y、z轴和标定天线3个轴的相对位置、角度一致，即必须保证钥匙放置的稳定性。

为了保证钥匙的放置一致性，同时也为了减少标定系统数量，采用了钥匙固定座的方式。固定模具结构图如图2所示。

固定座外部尺寸完全一致，和固定台上预留位置完全吻合，固定座中心根据不同钥匙设计不同凹槽，使得钥匙放入凹槽后，钥匙的3根天线和标定用3根天线一一对应，相对位置和角度完全一致，从而保证标定效果的一致性。

为了减少标定台和固定座的影响，必须使用非金属材质。如图示，固定模具的外部尺寸全部一致。使用时，将模具固定在标定台架上。

3、控制板

控制板为标定系统的电子部分和控制部分。包含以下部分：中央控制器、标定启动开关、低频驱动线路、标定结果接收等。控制板框图如图3所示。

4、X、Y、Z轴天线(标定天线)

标定系统采用3个标定天线布局，分别定义为X、Y、Z轴天线。通过控制板控制各轴天线场强的发射强度，使得各轴发射场强到标定钥匙点的场强均为标准场强(一般采用实际车辆窗口附近场强，典型值为8mV～10mV)。

另外，各标定线圈发射的低频场强在标定点处分别正对钥匙的x、y、z轴。通过标定天线安装、标定台、固定座安装及钥匙的放置来保证。

5、IMMO线圈

实际生产中，标定生产线附近会有多把钥匙同时存在，同时低频通讯的距离在3米以上。为了保证启动标定时只标定防止正确的钥匙，增加了通过IMMO操作读取钥匙ID的操作。

IMMO操作距离只有6厘米左右，因此标定系统可以通过IMMO线圈读取钥匙ID；然后使用钥匙ID唤醒被标定钥匙执行标定过程，其他钥匙不会被唤醒。

IMMO线圈安装于固定座钥匙的正下方3厘米处，既可以执行IMMO操作，又不至于影响场强的标定。

6、控制软件

标定软件的软件框图见图4。

7、标定过程

基于标定台架及结构，制定标定过程如下：

a)启动标定系统；

b)将钥匙放置于标定台架固定模具上；

c)按下标定按钮；

d)标定系统进行IMMO通讯，读取钥匙ID；

e)通过X轴天线发送钥匙ID、标定命令和场强载波；

f)钥匙被唤醒后，完成谐振电容标定和场强系数标定及门槛值标定，完成标定过程；

g)重复e～f，完成钥匙3个轴的标定；

H)依次读取钥匙3个轴场强，确认标定效果。

8、标定算法

标定算法是本标定系统的核心算法。本系统标定算法核心有2个，谐振电路标定和场强系数。

8.1谐振电路标定

钥匙天线谐振电路有LC电路组成，谐振频率为：

在无钥匙进入系统所使用钥匙芯片中，有16个5pF电容组成的电容矩阵，这16个电容矩阵和外接电容并联，钥匙软件可以通过控制这16个电容的接通和断开来调整谐振参数。当设置电容值符合上述公式时，低频电路达到最佳匹配点。

具体算法为：

钥匙被自身ID唤醒且收到标定命令后，依次接通16个电容矩阵中不同个数的电容，分别测量对应场强，存入场强检测数组。

检测场强和接通电容个数应如下：

RSSIO 谐振电容全部关闭

RSSI1 接通1个电容时检测到场强

RSSI2 接通2个电容时检测到场强

……

RSSI16 接通16个电容时检测到场强

完成17个场强检测后，分别比较找出场强最大值对应接通电容个数就是最佳谐振电容值。将此电容值写入EEPROM中，之后复位或配置时使用此参数。

每次场强检测时间约为3ms左右，加上前期稳定时间和时间裕量，谐振电路表示需要花费时间为：

T＝10+3×17+10＝71ms

8.2场强系数

通过对谐振电路的标定，可以使被标定低频检测线路达到最佳谐振点。钥匙低频检测线路中，各个钥匙之间、同一把钥匙各轴之间由于电感、Q值的差异，检测到的实际场强还是无法一致。为了进一步场强消除检测之间的差异，在钥匙标定时还需要进行系数标定。

系数标定的具体方法是：完成谐振电路标定后，再次分别读取钥匙检测到的场强，然后和标定天线X、Y、Z轴天线到标定点的场强做对比(场强设定为固定值，一般8mV～10mY)，乘上一个系数后转化为标准场强。

标定后的使用中，钥匙检测到的低频场强乘以标定系数，将检测场强换算成实际场强，进一步减少误差。

场强系数和电路参数有关，和实际场强大小无关。

以X场强系数标定为例，设检测到的场强为RSSIxt，标准场强为RSSIs，则X对应的系数为Px：

其中100是为了避免计算中出现浮点数，将实际系数放大100倍。之后应用中，检测到场强RSSIxt后，利用该系数计算得到实际场强RSSIx：

附图说明

图1为本发明系统的标定系统整体框图；

图2为系统的固定模具结构图；

图3为本发明的控制板框图；

图4为本发明的标定软件框图。

具体实施方式

为使本发明系统方案更加清楚，下面以操作实例加以详细描述：

a.刚生产完成的遥控器，3轴的电容矩阵、场强系数和门槛值赋值出厂默认值；

b.其中由于硬件参数未标定，不同遥控器之间，同一遥控器不同轴之间的检测场强偏差较大，甚至可以高达30％；

c.将遥控器批量拿到标定系统附近；

d.将遥控器放入固定模具中，由于标定天线和固定模具位置相对固定，放入遥控器后，可以保证遥控器天线和标定天线的方向、角度符合要求；

e.按下标定按钮，启动标定过程；

f.标定软件首先通过IMMO读取被标定遥控器ID，由于IMMO通讯距离较短，不会操作其他遥控器；

g.标定系统使用遥控器ID作为唤醒码，按照X轴标定命令、Y轴标定命令和Z轴标定命令，依次发送标定命令和场强载波，由于每个遥控器只有唯一ID，因此不会唤醒其他遥控器进入标定模式；

h.遥控器被唤醒后，收到标定命令进入标定模式；

1)确定被标定轴，遥控器初始化场强检测；

2)更改电容矩阵参数，依次获取场强值；

3)读取完17个值后，比较找出场强最大值，对应的电容值就是谐振点对应电容值；

4)将电容值存入EEPROM中；

5)按照标定电容值配置电路参数，获取检测场强；

6)根据获取场强，利用前面所述公式计算处场强系数；

7)将系数存入EEPROM中。

8)使用定义的场强作为车内外场强临界值。

9)如果场强小于标准场强的50％或大于2倍标准场强，不标定场强系数；

10)标定成功后，遥控器回送高频数据，包含标定参数和系数。

11)分别按照1)～9)标定x、y、z轴参数。

i.标定完成后，标定系统再次发送读取场强命令，分别读取X、Y、Z轴场强。

如果读取场强和标准场强基本一致，确认标定过程结束。

通过以上标定过程，可以获取钥匙谐振电路最佳匹配参数，同时通过标定系数，尽可能精确获取检测点场强，大大提高了产品的一致性并提高了生产效率，整个标定运行过程不超过2秒。

Claims (6)

1.标定台架由标定平台、天线支架和底座组成，标定平台中间可安装和更换固定座，便于根据钥匙形状不同更换不同固定座，保证钥匙上x、y、z轴天线和标定天线X、Y、Z轴天线相对位置固定，标定系统中包括X、Y、Z轴3根天线，其中Z轴天线位于标定平台正上方，发射场强正对固定座钥匙并且和钥匙上的z天线垂直，X轴天线在标定平台同样高度，发射场强正对钥匙上x轴天线，Y轴天线在标定平台同样高度，发射场强正对钥匙上y轴天线，3根天线距离被标定钥匙的距离均为100厘米。

2.无钥匙进入系统钥匙的外形多种多样，为了保证对钥匙的归一化标定能够达到理想效果，在标定天线固定的情况下，必须使钥匙放置稳定后，x、y、z轴和标定天线3个轴的相对位置、角度一致，即必须保证钥匙放置的稳定性，固定座外部尺寸完全一致，和固定台上预留位置完全吻合，固定座中心根据不同钥匙设计不同凹槽，使得钥匙放入凹槽后，钥匙的3根天线和标定用3根天线一一对应，相对位置和角度完全一致，从而保证标定效果的一致性。

3.控制板为标定系统的电子部分和控制部分，包含以下部分：中央控制器、标定启动开关、低频驱动线路、标定结果接收等。

4.标定系统采用3个标定天线布局，分别定义为X、Y、Z轴天线，通过控制板控制各轴天线场强的发射强度，使得各轴发射场强到标定钥匙点的场强均为标准场强(一般采用实际车辆窗口附近场强，典型值为8mV～10mV)，另外，各标定线圈发射的低频场强在标定点处分别正对钥匙的x、y、z轴，通过标定天线安装、标定台、固定座安装及钥匙的放置来保证。

5.实际生产中，标定生产线附近会有多把钥匙同时存在，同时低频通讯的距离在3米以上，为了保证启动标定时只标定防止正确的钥匙，增加了通过IMMO操作读取钥匙ID的操作，IMMO操作距离只有6厘米左右，因此标定系统可以通过IMMO线圈读取钥匙ID，然后使用钥匙ID唤醒被标定钥匙执行标定过程，其他钥匙不会被唤醒，IMMO线圈安装于固定座钥匙的正下方3厘米处，既可以执行IMMO操作，又不至于影响场强的标定。

6.标定的过程是基于标定台架及结构来进行的，标定算法是本标定系统的核心算法，本系统标定算法核心有2个，谐振电路标定和场强系数。