CN205168385U - 一种车载无线双向通讯装置 - Google Patents

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雷凯
白一迪
王晓光
李阳
王亮
黄晓慧
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Abstract

本实用新型涉及一种车载无线双向通讯装置，其特征在于：带低频控制的MCU采用RF430，MCU带五个按键输入，一个三维低频天线LF-3D，一块LCD显示屏，MCU的SPI端口与高频收发器CC1101连接，遥控器的高频收发器CC1101和车辆基站的高频收发器CC1101均通过一个平衡电路转换为单极天线收发；其集成了高性能低功耗射频驱动芯片CC1101，实现了遥控器与车辆之间双向加密数据通讯，并将双方的有效通讯距离延长至50-100米左右，从而使得车主可以在离车较远距离通过操作遥控器实现“车辆状态查询“、”遥控启动、”车辆防盗报警“等智能化功能。

Description

一种车载无线双向通讯装置
技术领域
本实用新型涉及一种车载无线双向通讯装置，应用于遥控器与车辆之间双向加密数据通讯。
背景技术
汽车钥匙作为启动车辆、开启车门的关键部分，越来越多的应用电子射频识别技术，给汽车用户带来更多的舒适性、安全性及便利性的体验。然而，当前主流的遥控钥匙（RKE）技术存在下述问题：
1）信息传递的单向性，射频信息只能单向的从遥控器发送到车辆，车辆的信息不能反向传递到遥控器；
2）通信距离近，有效通讯距离只能限制在10-15米左右的范围内；
3）通信安全性低，由于是单向通讯，信息无法执行双向加密校验，一旦通信信息被第三方窃听设备截获，就会给车辆的防盗安全性带来隐患。
因而对于车主而言，其仅能实施“车辆解闭锁”等简单的遥控操作。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种车载无线双向通讯装置，其集成了高性能低功耗射频驱动芯片CC1101，实现了遥控器与车辆之间双向加密数据通讯，并将双方的有效通讯距离延长至50-100米左右，从而使得车主可以在离车较远距离通过操作遥控器实现“车辆状态查询“、”遥控启动、”车辆防盗报警“等智能化功能。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种车载无线双向通讯装置，其特征在于：带低频控制的MCU采用RF430，MCU带五个按键输入，一个三维低频天线LF-3D，一块LCD显示屏，MCU的SPI端口与高频收发器CC1101连接，遥控器的高频收发器CC1101和车辆基站的高频收发器CC1101均通过一个平衡电路转换为单极天线收发;按键输入信号由MCU的SW3-SW5端口负责采集，三维低频天线LF-3D由MCU的RF1/RF2/RF3端口负责驱动，LCD液晶显示屏由MCU的P2及P3端口驱动；MCU的五个按键输入与遥控器正面下半部分的五个按键连接，分别为闭锁键、解锁键、遥控启动键、信息查询键、单独解锁行李箱键，遥控器正面上半部分固定LCD液晶显示屏。
本实用新型的积极效果是其通过执行“车辆状态查询”操作，车主可方便的获得“车内温度、剩余油量、车辆防盗状态、引擎的工作状态”等信息。使得车主不进入车辆就可以更多的了解车辆当前状态信息；
通过执行“遥控启动”操作，车主更可以进一步操控车辆实现“冬季车辆预热”、“夏季车辆预制冷通风”等功能，让车主更加体验到智能化带来的舒适与便利；
通过“车辆防盗报警”功能，当车辆被非法进入时，其可主动向车主提供报警信息，从而可进一步提高车辆的防盗安全性;
同时在信息通讯安全性方面，本系统使用了“随机数参与运算的双向加密信息交互”大大提升了数据通讯的安全性，确保只有本车的合法遥控器才能执行上述智能化操作。
附图说明
图1为本实用新型的电路连接框图。
图2为本实用新型为遥控器的结构图。
图3为本实用新型单片机芯片MCU-RF430的电路连接图。
图4为本实用新型高频收发器CC1101的电路连接图。
图5本实用新型遥控器与车辆基站之间的数据通信原理图。
图6为本实用新型进行双向数据加密通信时的原理图。
图7为遥控器查询车辆信息操作的流程图。
图8为遥控器执行遥控启动功能的操作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明:如图1-4所示，一种车载无线双向通讯装置，其特征在于：带低频控制的MCU采用RF430，MCU带五个按键输入，一个三维低频天线LF-3D，一块LCD显示屏6，MCU的SPI端口与高频收发器CC1101连接，遥控器的高频收发器CC1101和车辆基站的高频收发器CC1101均通过一个平衡电路转换为单极天线收发。按键输入信号由MCU的SW3-SW5端口负责采集，三维低频天线LF-3D由MCU的RF1/RF2/RF3端口负责驱动，LCD液晶显示屏6由MCU的P2及P3端口驱动；MCU的五个按键输入与遥控器正面下半部分的五个按键连接，分别为闭锁键1、解锁键2、遥控启动键3、信息查询键4、单独解锁行李箱键5，遥控器正面上半部分固定LCD液晶显示屏6。
系统的通信原理
如图5所示，遥控器与车辆基站之间的数据通信通过高频信息传递。当钥匙(FOB)发送数据时，其作为高频发送端，PEPS基站为接收端；当PEPS基站发送数据时，其作为高频发送端，钥匙为接收端。通信数据使用CC1101对高频信号调制和解调，载波频率433.92MHz。
射频芯片CC1101是TI公司生产的一款适用于汽车射频领域的高性能收发器，具有接收灵敏度高、发射功率可调、工作功耗低、工作带宽宽的优点。CC1101既可用于高频接收，也可用于高频发送。CC1101可提供对数据包处理、数据缓冲、突发传输、接收信号强度指示(RSSI)、空闲信道评估(CCA)、链路质量指示以及无线唤醒(WOR)的广泛硬件支持。借助CC1101射频驱动芯片，在实现低功耗设计的同时，将遥控器与车辆之间的双向通讯有效范围延长至50-100米左右。
如图6所示，在进行双向数据加密通信时，先发送数据的一方会在滚码加密的数据中混入随机数。接收方在解码射频数据时会对此随机进行提取，并用应用匹配密钥及算法进行处理得到解密密钥，然后在其反馈的射频数据中混入该解密密钥。这样一来，先发送数据的一方在收到“打包好的反馈数据”后，使用其自身计算的解密密钥，就可以对该数据的进行正确解码提取出有效数据。
遥控器硬件电路主要包括五部分：LCD显示模块、遥控器按键电路、单片机MCU模块、3D低频天线电路（134KHz）、高频收发电路（433.92MHz）。硬件电路以MCURF430为控制核心，高频收发模块CC1101负责收发高频无线加密数据，LCD模块可以显示当前车辆状态信息(如车辆解闭锁状态、引擎工作状态等)。
如图3所示，遥控器电路采用TIRF430作为MCU，该单片机可支持八路开关输入采集（本电路仅用其中的五个）、一个三维低频天线（LF_3D）、并同时驱动一块LCD显示；MCU通过P2端口与高频收发器CC1101实现SPI通信。
如图4所示，CC1101的RF端口通过一个平衡电路转换为单极天线，负责收发高频信息。外部电路通过XOSC端口为CC1101提供晶振，控制信号与数据通过SPI通信连接到MCU-RF430。
相关参数设置见下表：
遥控器查询车辆信息的软件实现方案
如图7所示，查询时，车辆信息通过遥控器上的LCD屏进行显示；可查询的车辆信息包括：车内温度、剩余油量、车门的状态、发动机启动状态等；
具体过程描述如下：
1）触发遥控器上的“信息查询键”后遥控器被唤醒；
2）遥控器向车辆发出UHF加密射频信息；
3）基站对加密信息解码，若解码后的信息判定为合法，则基站唤醒车辆CAN总线，收集车辆查询信息；
4）基站将收集的信息再次打包加密，通过UHF射频发送；
5）遥控器解码后，通过LCD显示查询信息。
在上述通信过程中，遥控器发出高频滚码加密数据中包含随机数种子，车辆反馈的打包数据中包含与此随机数种子对应的加密数据，从而确保只有经过匹配的合法遥控器才能正确解码该信息。除非加密算法泄露，否则即使第三方通讯装置能够截获加密通讯数据，也无法解码加密信息，因而不会影响车辆的防盗安全性。
如果遥控器发射信号后，在规定时间内无法得到基站的正确响应（距离远或者存在无线干扰），遥控器会自动再发射一次该请求信息。如果还是不能接受到车辆的响应，遥控器将持续显示“未获取到汽车信息”，并在3秒后，遥控器进入休眠状态。
遥控启动的软件实现方案
如图8所示，在满足安全的前提下，RES远程发动机启动控制必须满足如下条件：
1）挡位处于P挡；
2）整车处于防盗保护状态（车辆处于闭锁状态）；
3）蓄电池电源电压大于11伏；
4）车速为零。
RES远程发动机启动后，满足下述条件可实现发动机远程熄火：
1）RES启动发动机10分钟，自动熄灭发动机；
2）发动机RES启动不满10分钟，操作智能钥解锁键，熄灭发动机；
3）发动机RES启动后，车辆检测到“车辆被非法入侵”；
4）发动机RES启动后，合法的解锁操作。
与执行“信息查询”功能不同，在执行“遥控启动”功能时，遥控器与车辆的基站模块之间要进行两次的加密握手通讯过程。在第一次握手通讯过程中，遥控器向基站发送“启动请求”后，基站会检查当前车辆状态是否允许启动，并将收集到的信息发送给遥控器显示。在第二次握手通讯中，遥控器向车辆基站发送“确认启动”信息，基站接到该信息后启动车辆。上述两次握手通讯过程，必须顺次进行，车辆才能成功发动。
如果当前车辆所处的状态不允许遥控启动，则在遥控器会有相应的提示，遥控器将无法发送“确认启动”信息。
车辆防盗报警的软件实现方案
借助于双向信息通迅，可以方便实现防盗报警功能。当车辆被非法入侵时，安装在车内的基站模块可主动向遥控器发出高频报警信号。只要遥控器处于有效通迅范围内，即可接收有效地报警信号，并将报警信息显示在遥控器的LCD屏上。

Claims (1)

1.一种车载无线双向通讯装置，其特征在于：带低频控制的MCU采用RF430，MCU带五个按键输入，一个三维低频天线LF-3D，一块LCD显示屏，MCU的SPI端口与高频收发器CC1101连接，遥控器的高频收发器CC1101和车辆基站的高频收发器CC1101均通过一个平衡电路转换为单极天线收发;按键输入信号由MCU的SW3-SW5端口负责采集，三维低频天线LF-3D由MCU的RF1/RF2/RF3端口负责驱动，LCD液晶显示屏由MCU的P2及P3端口驱动；MCU的五个按键输入与遥控器正面下半部分的五个按键连接，分别为闭锁键、解锁键、遥控启动键、信息查询键、单独解锁行李箱键，遥控器正面上半部分固定LCD液晶显示屏。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108297827A (zh) * 2018-03-23 2018-07-20 深圳市维邦云计算技术发展有限公司 一种判定车辆遥控器位置的电路和方法

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