射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

1、射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,第一章 射頻識(shí)別技術(shù)概述1.1 射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱 RFID）技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID 標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，支持快速讀寫、非可視識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。RFID 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。RFID技術(shù)應(yīng)

2、用于物流、制造、公共信息服務(wù)等行業(yè)，可大幅提高管理與運(yùn)作效率，降低成本。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善和成熟，RFID 產(chǎn)業(yè)將成為一個(gè)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。因此，研究 RFID 技術(shù)，發(fā)展 RFID 產(chǎn)業(yè)對(duì)提升社會(huì)信息化水平、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量、增強(qiáng)公共安全與國(guó)防安全等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，具有戰(zhàn)略性的重大意義。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,電磁理論是 RFID 技術(shù)的理論基礎(chǔ)，貫穿 RFID 技術(shù)的整個(gè)發(fā)展

3、歷程。追溯歷史，早在公元元年，中國(guó)古代人民就發(fā)現(xiàn)并開始利用天然磁石，并用磁石制成指南針。近代電磁理論的形成于 18、19 世紀(jì)，1752 年，美國(guó)人本杰明·富蘭克林（Benjamin Franklin）做了著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證雷電屬于自然放電現(xiàn)象。1846 年英國(guó)科學(xué)家米歇爾·法拉（Michael Faraday）發(fā)現(xiàn)了光波與電波均屬于電磁能量。1864 年蘇格蘭科學(xué)家詹姆士·克拉克·麥克斯韋爾（J

4、ames Clerk Maxwell）發(fā)表了他的電磁場(chǎng)理論，建立了著名的麥克斯韋爾方程組。1887 年，德國(guó)科學(xué)家亨瑞士·魯?shù)婪?#183;赫茲（Heinrich Rudolf Hertz）證實(shí)了麥克斯韋爾的電磁場(chǎng)理論并演示了電磁波以光速傳播并可以被反射，具有類似光的極化特性，赫茲的實(shí)驗(yàn)不久也被俄國(guó)科學(xué)家亞力山大·波普重復(fù)。1896 年馬克尼（Guglielmo Marconi）成功地實(shí)現(xiàn)了橫越大西洋的越洋電報(bào)，由此

5、開創(chuàng)了利用電磁能量為人類服務(wù)的先河。更進(jìn)一步，在 1922 年，誕生了雷達(dá)（Radar）。作為一種識(shí)別敵方空間飛行物(飛機(jī))的有效兵器，雷達(dá)在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要的作用，同時(shí)雷達(dá)技術(shù)也得了極大的發(fā)展。至今，雷達(dá)技術(shù)還在不斷發(fā)展，人們正在研制各種用途的高性能雷達(dá)。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,RFID 技術(shù)是無線電技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的結(jié)合，并由此發(fā)展起來的一種新的自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)。1948 年，哈里·斯托克曼（Harry

6、 Stockman）在IRE 發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了 RFID 的理論基礎(chǔ)，可以看作是當(dāng)今 RFID 理論確立的最早的里程碑。從技術(shù)的整體發(fā)展歷程來看，RFID 技術(shù)的發(fā)展基本可按 10 年期劃分為幾個(gè)階段。按照能量供給方式的不同，RFID 標(biāo)簽分為有源、無源和半有源三種；按照工作頻率的不同，RFID 標(biāo)簽分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）和微波頻段（MW）的標(biāo)簽。從分類上看，因?yàn)榻?jīng)過多年的發(fā)展，13.56MH

7、z 以下的 RFID 技術(shù)已相對(duì)成熟，目前業(yè)界最關(guān)注的是位于中高頻段的 RFID 技術(shù)，特別是 860MHz～960MHz(UHF 頻段)的遠(yuǎn)距離 RFID 技術(shù)發(fā)展最快；而 2.45GHz 和 5.8GHz 頻段由于產(chǎn)品擁擠，易受干擾，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，其相關(guān)的研究和應(yīng)用仍處于探索的階段。RFID 技術(shù)涉及信息、制造、材料等諸多高技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋無線通信、芯片設(shè)計(jì)與制造、天線設(shè)計(jì)與制造、標(biāo)簽封裝、系統(tǒng)集成、信息安全等技術(shù)。一些國(guó)家和國(guó)際跨國(guó)

8、公司都在加速推動(dòng) RFID 技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)程。在過去十年間，共產(chǎn)生數(shù)千項(xiàng)關(guān)于RFID 技術(shù)的專利，主要集中在美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,目前國(guó)際上 RFID 應(yīng)用以 LF 和 HF 標(biāo)簽產(chǎn)品為主；UHF 標(biāo)簽開始規(guī)模生產(chǎn)，由于其具有可遠(yuǎn)距離識(shí)別和低成本的優(yōu)勢(shì)，有望在未來五年內(nèi)成為主流；MW 標(biāo)簽在部分國(guó)家已經(jīng)得到應(yīng)用。中國(guó)已掌握 HF 芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)，并且成功地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，同時(shí) UHF芯片也已經(jīng)完成

9、開發(fā)。目前 RFID 標(biāo)簽天線制造以蝕刻/沖壓天線為主，其材料一般為鋁或者銅，隨著新型導(dǎo)電油墨的開發(fā)，印刷天線的優(yōu)勢(shì)越來越突出。RFID 標(biāo)簽封裝以低溫倒裝鍵合工藝為主，也出現(xiàn)了流體自裝配、振動(dòng)裝配等新的標(biāo)簽封裝工藝。中國(guó)低成本、高可靠性的標(biāo)簽制造裝備和封裝工藝正在研發(fā)中。RFID 讀寫器產(chǎn)品類型較多，部分先進(jìn)產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)多協(xié)議兼容。中國(guó)已經(jīng)推出了系列 RFID 讀寫器產(chǎn)品，小功率讀寫模塊已達(dá)到國(guó)外同類水平，大功率讀寫模塊和讀寫器片上系

10、統(tǒng)（SoC）尚處于研發(fā)階段。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,在應(yīng)用系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)等方面，某些國(guó)際組織提出基于 RFID 的應(yīng)用體系架構(gòu)，各大軟件廠商也在其產(chǎn)品中提供了支持 RFID 的服務(wù)及解決方案，相關(guān)的測(cè)試和應(yīng)用推廣工作正在進(jìn)行中。中國(guó)在 RFID 應(yīng)用架構(gòu)、公共服務(wù)體系、中間件、系統(tǒng)集成以及信息融合和測(cè)試工作等方面取得了初步成果，建立國(guó)家 RFID 測(cè)試中心已經(jīng)被列入科技發(fā)展規(guī)劃。中國(guó)已經(jīng)將 R

11、FID 技術(shù)應(yīng)用于鐵路車號(hào)識(shí)別、身份證和票證管理、動(dòng)物標(biāo)識(shí)、特種設(shè)備與危險(xiǎn)品管理、公共交通以及生產(chǎn)過程管理等多個(gè)領(lǐng)域。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,1.2 射頻識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)組成RFID系統(tǒng)主要由標(biāo)簽、閱讀器和天線三部分組成，一般由閱讀器收集到的數(shù)據(jù)信息傳送到后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行處理，下面分別介紹這三部分：1. 標(biāo)簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)電子標(biāo)簽都具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)全球唯一的 ID

12、號(hào)碼——UID（User Identification，用戶身份證明），其在制作標(biāo)簽芯片時(shí)存放在 ROM 中，無法修改，其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著很重要的影響。2. 閱讀器（Reader）：讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式等多種工作方式。對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別、讀取和寫入操作，一般情況下會(huì)將收集到的數(shù)據(jù)信息傳送到后臺(tái)系統(tǒng)，由后臺(tái)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)信息。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,3. 天線（Antenna）：用來在標(biāo)簽和閱讀器之間傳遞射

13、頻信號(hào)。射頻電路中的天線是聯(lián)系閱讀器和電子標(biāo)簽的橋梁，閱讀器發(fā)送的射頻信號(hào)能量，通過天線以電磁波的形式輻射到空間，當(dāng)電子標(biāo)簽的天線進(jìn)入該空間時(shí)，接收電磁波能量，但只能接收其很小的一部分。閱讀器和電子標(biāo)簽之間的天線耦合方式有兩種：一種是電感耦合方式，適用于低頻段射頻識(shí)別系統(tǒng)；另一種是反向散射耦合模式，適用于超高頻段的射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用。天線可視為閱讀器和電子標(biāo)簽的空中接口，是 RFID 系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的組成部分。RFID 系統(tǒng)接口框圖如

14、下圖所示。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,1.3 射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作流程RFID系統(tǒng)主要包括閱讀器、天線和電子標(biāo)簽三部分，能量和數(shù)字信息在這三個(gè)部分之間流通，RFID系統(tǒng)的具體工作流程是：1. 首先是閱讀器通過其發(fā)射天線發(fā)射射頻信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)區(qū)域作為工作區(qū)域；,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,2. 當(dāng)相應(yīng)的電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器發(fā)射天線產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽就在空間耦合的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流

15、給自身電路供能，此后電子標(biāo)簽就被激活開始工作；3. 電子標(biāo)簽被激活后，內(nèi)部存儲(chǔ)控制模塊將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)信息調(diào)制到載波上并通過標(biāo)簽的發(fā)射天線發(fā)送出去；4. 閱讀器接收天線接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來的含有數(shù)據(jù)信息的載波信號(hào)，由天線傳送到閱讀器相關(guān)解調(diào)、解碼等數(shù)據(jù)處理電路，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼后送到后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行處理；5. 后臺(tái)系統(tǒng)首先判斷該標(biāo)簽的合法性，然后根據(jù)預(yù)先的設(shè)定做出相應(yīng)處理和控制，然后發(fā)送指令信號(hào)進(jìn)行其他操作。,射頻識(shí)別技

16、術(shù)在汽車上的應(yīng)用,1.4 射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用RFID 技術(shù)的應(yīng)用已趨成熟。在北美、歐洲、大洋洲、亞太地區(qū)及非洲南部都得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括：(1)鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別管理。如：北美鐵路、中國(guó)鐵路、瑞士鐵路等。(2)車輛道路交通自動(dòng)收費(fèi)管理。如：北美部分收費(fèi)高速公路的自動(dòng)收費(fèi)、中國(guó)部分高速公路自動(dòng)收費(fèi)管理、東南亞國(guó)家部分收費(fèi)公路的自動(dòng)收費(fèi)管理。(3)旅客航空行包的自動(dòng)識(shí)別、分揀、轉(zhuǎn)運(yùn)管理。如：北美部分機(jī)場(chǎng)。(4)車

17、輛出入控制。如：停車場(chǎng)、垃圾場(chǎng)、水泥場(chǎng)車輛出入、稱重管理等。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,(5)校園卡、飯卡、乘車卡、會(huì)員卡、駕照卡、健康卡（醫(yī)療卡）等國(guó)內(nèi)、國(guó)外均有大應(yīng)用。(6)生產(chǎn)線產(chǎn)品加工過程自動(dòng)控制。主要應(yīng)用在大型工廠的自動(dòng)化流水作業(yè)線上。(7)動(dòng)物識(shí)別。如：大型養(yǎng)殖廠、家庭牧場(chǎng)、賽鴿比賽。(8)物流、倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)管理。主要應(yīng)用在大型物流、倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)上。(9)貯氣容器的自動(dòng)識(shí)別管理。(10)汽車遙控門鎖、電子門鎖等。,射頻識(shí)

18、別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,目前國(guó)內(nèi) RFID 成功的行業(yè)應(yīng)用有中國(guó)鐵路的車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。其輻射作用已涉及到鐵路紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)的熱軸定位、軌道衡、超偏載檢測(cè)系統(tǒng)等。正在計(jì)劃推廣的應(yīng)用項(xiàng)目還有電子身份證、電子車牌、鐵路行包自動(dòng)追蹤管理等。RFID 技術(shù)的發(fā)展，一方面受到應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)，另一方面 RFID 的成功應(yīng)用反來又極大地促進(jìn)了應(yīng)用需求的擴(kuò)展。從技術(shù)角度說，RFID 技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來說，RFID 技術(shù)的

19、發(fā)展目的在于不斷滿足日益增漲的應(yīng)用需求。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,1.5 射頻識(shí)別技術(shù)未來的發(fā)展RFID 技術(shù)的發(fā)展得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合發(fā)展。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致包括：芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁傳播特性。RFID 技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)走過 50 余年，在過去的 10 多年里得到了更快的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，RFID 產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應(yīng)用也越來越廣泛?？梢灶A(yù)計(jì)，在未來的幾年中，RFID 技術(shù)將

20、持續(xù)保持高速發(fā)展的勢(shì)頭。RFID 技術(shù)的發(fā)展將會(huì)在電子標(biāo)簽（射頻標(biāo)簽）、閱讀器、系統(tǒng)種類、標(biāo)準(zhǔn)化等方面取得新的進(jìn)展。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,第二章 射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用RFID技術(shù)在汽車上的應(yīng)用大約在20年前就開始了, 比如, 基于RFID技術(shù)的電子熄火器等。RFID在汽車電器方面的應(yīng)用主要有: 無鑰匙系統(tǒng), 輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (TPMS) , 汽車生產(chǎn)線, 電子不停車收費(fèi)系統(tǒng) ( ETC) , 車輛自動(dòng)識(shí)別 ( AVI)

21、等。專家認(rèn)為, 汽車RFID市場(chǎng)最大的增長(zhǎng)潛力在于改進(jìn)汽車生產(chǎn)過程, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化?？梢哉f, RFID對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)是商機(jī)無限。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,2.1 無鑰匙系統(tǒng)人們對(duì)車輛的安全性、舒適性、便利性提出了更高的要不求，現(xiàn)代信息技術(shù)與車輛的結(jié)合已成為不可阻擋的發(fā)展趨勢(shì)。1993 年，汽車電子引擎防盜中首次應(yīng)用了無線通信技術(shù)，取代了第一代的機(jī)械嚙合防盜技術(shù)，使車輛的安全性與便利性得到了極大的提高，此后，無線通信技術(shù)在車輛上

22、的應(yīng)用就得到了飛速的發(fā)展，出現(xiàn)了基于鑰匙芯片認(rèn)證的第三代防盜技術(shù)。在開啟車門的方式上也發(fā)生了巨大的變化，由傳統(tǒng)的機(jī)械式開啟車門，變成了遙控式進(jìn)入。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,但是，遙控式進(jìn)入也存在著極大的安全隱患，越來越多的盜車事件使得車輛的安全性備受爭(zhēng)議。同時(shí)，由于這種進(jìn)入方式必須按下遙控按鈕開關(guān)，當(dāng)人們手中握著東西無法拿出鑰匙時(shí)，就必須放下手中的東西，否則就打不開車門，這給車主們帶來了不便。因此，為了解決上述問題汽車無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)

23、就應(yīng)運(yùn)而生了，一般將其簡(jiǎn)稱為 PKE（PASSIVE KEYLESS ENTER）。由于 PKE 采用了 RFID無線射頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雙向射頻識(shí)別，等于擁有兩重的防盜保護(hù)。同時(shí)它還使用了車輛身份自動(dòng)編碼識(shí)別系統(tǒng)，成功地融合了遙控系統(tǒng)和無鑰匙系統(tǒng)，為車主提供了最大限度的便利以及安全。許多國(guó)外的中高端汽車制造商已經(jīng)采用了這樣的系統(tǒng)，市場(chǎng)銷售和客戶反饋都非常好，它所帶來的便利和安全已經(jīng)被用戶接受和認(rèn)可。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,2.1.1

24、無鑰匙系統(tǒng)的概念、原理與功能 （1）概念：無鑰匙系統(tǒng)（Keyless System）是指無須拿出鑰匙即可完成開門、落鎖等工作的一種安全門禁系統(tǒng)。汽車無鑰匙系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：無鑰匙進(jìn)入以及無鑰匙啟動(dòng)。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,（2）原理：無鑰匙系統(tǒng)在硬件上主要由遙控鑰匙與遙控鑰匙控制模塊組成。它是由射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）發(fā)展而來的，RFID 是一種新型的無線自動(dòng)識(shí)

25、別技術(shù)，它能適應(yīng)于各種環(huán)境識(shí)別目標(biāo)，并獲取所需的各種信息。RFID 從本質(zhì)上講是一種無線射頻系統(tǒng)，它能應(yīng)用于檢測(cè)、控制以及跟蹤物體。系統(tǒng)一般由一個(gè)閱讀器（或詢問器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。無鑰匙系統(tǒng)采用的就是射頻識(shí)別技術(shù)，它的鑰匙控制模塊相當(dāng)于一個(gè)閱讀器，不停地發(fā)出低頻信號(hào)，而智能鑰匙就是一個(gè)應(yīng)答器，收到信號(hào)后，反饋回高頻認(rèn)證信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)無鑰匙系統(tǒng)的各個(gè)功能。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,汽車無鑰匙系

26、統(tǒng)是由射頻識(shí)別技術(shù)、無線編碼技術(shù)等發(fā)展起來的，所以它的工作原理為：當(dāng)搖控鑰匙的攜帶者進(jìn)入到距離車輛一定范圍內(nèi)，或者是按下車門上的觸動(dòng)開關(guān)，即可喚醒遙控鑰匙控制模塊。此時(shí)，遙控鑰匙控制模塊發(fā)射出低頻信號(hào)，喚醒遙控鑰匙。接著，遙控鑰匙上的高頻模塊開始工作，發(fā)送出高頻解碼信號(hào)給接收天線，天線收到信號(hào)后傳送給鑰匙控制模塊，微控制器首先查看密鑰信息，如果正確就對(duì)鑰匙進(jìn)行區(qū)域檢測(cè)，判斷鑰匙的位置，從而做出相應(yīng)的動(dòng)作，如制車門的開、閉鎖等。如果密鑰不

27、正確，則不做任何動(dòng)作。其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,（3）功能：目前，汽車電子系統(tǒng)已經(jīng)占汽車制造成本的百分之三十左右了，它有多個(gè)不同的電子系統(tǒng)，每個(gè)都比較復(fù)雜，而這多個(gè)電子系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的，無鑰匙系統(tǒng)還須與行車電腦、車身控制模塊等配合，才能實(shí)現(xiàn)它的各種功能。下圖為無鑰匙系統(tǒng)系統(tǒng)圖： 由下圖可知，系統(tǒng)處理器通過總線與電子轉(zhuǎn)向鎖、ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）、EMS（引擎管理系統(tǒng)）、組合儀表

28、以及 BCM（車身控制系統(tǒng)）等進(jìn)行通信。獲取車身狀態(tài)、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、前后門信息以及制動(dòng)開關(guān)等情況的信息。通過這些信息，無鑰匙系統(tǒng)才能順利實(shí)現(xiàn)智能進(jìn)入、智能啟動(dòng)等功能。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,汽車無鑰匙系統(tǒng)是針對(duì)汽車便利性與安全性而設(shè)計(jì)的，它除了自動(dòng)門禁功能外，針對(duì)車輛安全問題，它還能實(shí)現(xiàn)以下功能：1、自動(dòng)落鎖，當(dāng)車主進(jìn)入車內(nèi)啟動(dòng)車輛后，在車輛行駛前，各車門、車窗將會(huì)自動(dòng)落鎖，關(guān)閉好車門、車窗，這

29、樣可以防止一些意外情況的發(fā)生。2、自動(dòng)辨識(shí)身份，車輛能自動(dòng)辨識(shí)智能鑰匙，車門打開，但智能鑰匙卻不在車內(nèi)，車輛是無法啟動(dòng)的，如果此時(shí)有人試圖啟動(dòng)車輛，車輛將馬上報(bào)警。3、無線加密功能，由于采用了最新的射頻識(shí)別芯片，完全做到了雙向識(shí)別、動(dòng)態(tài)密匙，解決了遙控式鑰匙遙控信號(hào)容易被破解的問題。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,4、整車防盜功能，無鑰匙系統(tǒng)對(duì)油路、電路以及啟動(dòng)這三個(gè)點(diǎn)都進(jìn)行了鎖定，其中任何一點(diǎn)的防盜器在沒有正確密鑰的情況下被拆除，車

30、輛都將被鎖死而無法啟動(dòng)。5、防誤報(bào)功能，無鑰匙系統(tǒng)中采用了防沖突技術(shù)，使系統(tǒng)在工作過程中更可靠，具備了較高的可靠性，有效地減少了警報(bào)系統(tǒng)的誤報(bào)。6、自動(dòng)閉窗功能，如果車主離開車輛后忘記了關(guān)閉車窗，無鑰匙系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)升起車窗。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,2.1.2無鑰匙系統(tǒng)的組成無鑰匙系統(tǒng)主要由兩部分組成，一是鑰匙，二是鑰匙控制模塊。其中鑰匙控制模塊主要包括：控制器、門把手和傳感器、電子轉(zhuǎn)向鎖、開始／按鈕（START）、低頻天線等零

31、部件組成。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,（1）智能鑰匙智能鑰匙內(nèi)有低頻接收天線，一般設(shè)計(jì)為環(huán)狀，以確保在不同的方向接收到鑰匙控制模塊發(fā)射出的低頻信號(hào)。當(dāng)鑰匙接收到車輛發(fā)出的 125KHZ 低頻信號(hào)后，就會(huì)被激發(fā)出一組 433.92MHZ 的特高頻信號(hào)。智能鑰匙一般有 3 個(gè)功能鍵，它具有以下功能。1、密鑰發(fā)射功能。鑰匙能自動(dòng)產(chǎn)生一組唯一的動(dòng)態(tài)密鑰，在得到正確的低頻信號(hào)后，可以激發(fā)高頻電路，將這組動(dòng)態(tài)密鑰發(fā)射出去。2、提供射頻鏈接。

32、鑰匙能將車內(nèi)的發(fā)射器與用戶的接收器，以及車內(nèi)的接收天線與用戶發(fā)射器間提供一個(gè)可靠的射頻鏈接。3、檢測(cè)功能。鑰匙本身能有一定的檢測(cè)功能，如信號(hào)異常報(bào)警、電池電壓低等檢測(cè)服務(wù)功能。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,4、區(qū)域檢測(cè)功能。鑰匙發(fā)出的信息，被接收天線接收到后，通過 RSSI 定位技術(shù)，能得到鑰匙的精確位置，從而實(shí)現(xiàn)鑰匙的位置檢測(cè)。（2）控制器鑰匙控制模塊核心就是控制器，它包括一系列的電子元器件，可以產(chǎn)生和發(fā)送低頻125KHZ 信號(hào)

33、，能夠接收高頻響應(yīng)信號(hào)，并且對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行比對(duì)。它除了 MCU 外，還包括 CAN 總線、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜模塊、電源模塊等。無鑰匙系統(tǒng)主控制器有以下幾個(gè)方面的功能。1、發(fā)射低頻信號(hào)給鑰匙，從而提供汽車與鑰匙之間的低頻鏈接。2、實(shí)現(xiàn)門禁功能，識(shí)別從駕駛位門把手傳感器上傳來的信號(hào)，通過驗(yàn)證后，實(shí)現(xiàn)無鑰匙進(jìn)入。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,3、實(shí)現(xiàn)防盜認(rèn)證功能，當(dāng)用戶進(jìn)入到駕駛位后，按下啟動(dòng)/停止按鈕時(shí)，識(shí)別信號(hào)的位置、內(nèi)容，從而開始無鑰匙啟動(dòng)

34、，進(jìn)一步判別鑰匙真?zhèn)危瑢?shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的防盜認(rèn)證。4、實(shí)現(xiàn)解鎖、上鎖功能，鑰匙進(jìn)入和退出過程中，當(dāng)鑰匙發(fā)出信號(hào)后，車身控制模塊 (BCM，Body Control Module)會(huì)控制門鎖電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行車門的上鎖和解鎖。（3）電子轉(zhuǎn)向鎖電子轉(zhuǎn)向鎖與繼電器相連后，接到電源管理模塊上，它能采用兩種不同的電源，即功率電源和系統(tǒng)電源。電子轉(zhuǎn)向鎖的主要功能是提取車速等信息，以便安全駕駛。它通過總線與各 ECU 通信。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,（

35、4）啟動(dòng)/停止開關(guān)顧名思義，啟動(dòng)或停止開關(guān)它的功能就是實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或者停止的開關(guān)。這個(gè)開關(guān)在用戶踏下第一腳制動(dòng)后，電路開始通電，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)服務(wù)。在用戶停車按下開關(guān)后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電，它有一定的自我保護(hù)功能，如為預(yù)防智能鑰匙在低電壓的情況下，與控制器進(jìn)行通信，它采用帶 IMMO（發(fā)動(dòng)機(jī)防盜）線圈。同時(shí)為預(yù)防啟動(dòng)或停止開關(guān)損壞或故障，導(dǎo)致整車無法啟動(dòng)或停止，它還采用了兩路聯(lián)動(dòng)開關(guān)，當(dāng)一個(gè)開關(guān)或線束出現(xiàn)故障時(shí)，控制器還可利用另一路開關(guān)信號(hào)對(duì)車輛進(jìn)行

36、控制。（5）門把手傳感器車輛四個(gè)門的門把手內(nèi)都有觸感傳感器或者電容傳感器，它的作用就是將用戶觸動(dòng)門把手的動(dòng)作轉(zhuǎn)化成電氣信號(hào)，從而傳送給 MCU，讓其了解四個(gè)門的狀態(tài)。（6）接收天線主要作用是接收高頻信號(hào)，用以核對(duì)密鑰，并同時(shí)提供區(qū)域檢測(cè)所需的 RSSI 信息。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,2.2 輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (TPMS)輪胎胎壓不足, 導(dǎo)致行車意外發(fā)生的事故經(jīng)常發(fā)生。基于RFID技術(shù)的TPMS已逐漸為各大輪胎廠商和汽車制

37、造廠商所采用, 成為汽車出廠的標(biāo)準(zhǔn)配備。其示意圖如圖所示。除利用RFID和傳感器結(jié)合來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)胎壓和溫度外, 此標(biāo)簽存儲(chǔ)的制造日期、產(chǎn)地、購(gòu)買日期等信息, 還同時(shí)可以用于輪胎的生命周期管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品追溯管理、產(chǎn)品召回等。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊由5個(gè)部分組成: ①具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測(cè)和后信號(hào)處理ASIC芯片組合的智能傳感器SOC; ②4～8位單片機(jī) (MCU);③RF射頻發(fā)射芯片; ④

38、鋰亞電池; ⑤天線。如圖所示。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,基于RFID技術(shù)的TPMS主要由兩部分組成: 安裝在汽車輪胎里的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊 (RemoteTire Pressure Monitoring) 和安裝在汽車駕駛臺(tái)上的中央監(jiān)視器 (LCD顯示器) 。RTPM模塊直接安裝在每個(gè)輪胎里測(cè)量輪胎壓力和溫度, 將測(cè)量得到的信號(hào)調(diào)制后通過高頻無線電波 (RF) 發(fā)射出去。一個(gè)TPMS系統(tǒng)有4個(gè)或5個(gè) ( 包括備用胎) RTPM模塊

39、。中央監(jiān)視器接收RTPM模塊發(fā)射的信號(hào), 將各個(gè)輪胎的壓力和溫度數(shù)據(jù)顯示在屏幕上, 供駕駛者參考。如果輪胎的壓力或溫度出現(xiàn)異常, 中央監(jiān)視器根據(jù)異常情況, 發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào), 提醒駕駛者采取必要的措施。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,中央監(jiān)視器 (即TPMS接收器) 主要由UHFASK/FSK RF接收IC和信號(hào)處理MCU、鍵盤、LCD顯示器組成。RF接收IC和信號(hào)處理MCU安裝在一個(gè)盒子里, 可安裝在汽車儀表箱內(nèi), 帶控制鍵盤的LCD

40、顯示器可安裝在駕駛臺(tái)上, LCD顯示器能實(shí)時(shí)顯示每個(gè)輪胎的壓力、溫度和每一個(gè)輪胎的ID識(shí)別碼以及聲光報(bào)警。數(shù)據(jù)采集發(fā)送模塊和接收、控制模塊如圖所示。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,2.3 車牌、重要零部件防偽在防偽領(lǐng)域, 射頻主要應(yīng)用于各類電子票證、身份證明、特殊商品 ( 煙酒等) 、車牌防偽等。形形色色的假車牌、克隆車牌現(xiàn)象一直屢禁不止, 長(zhǎng)期困擾著交警、交通稽查人員。利用快速、安全、高效、方便的高科技手段來管理車輛, 成為管理部門迫

41、切需要解決的問題。將射頻技術(shù)應(yīng)用在防偽領(lǐng)域有它自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。防偽技術(shù)要求成本低, 且難以偽造。射頻防偽技術(shù)利用了射頻技術(shù)的非接觸性、存儲(chǔ)性、壽命長(zhǎng)、難仿制、難讀取、高保密性、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,如圖所示, 基本原理是將車牌號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)、車輛類型、顏色、車主信息、駕駛證號(hào)、發(fā)證機(jī)關(guān)、年審情況等基本信息保存在射頻芯片中, 可以使用驗(yàn)證器 ( 讀寫器) 讀出這些數(shù)據(jù), 通過核對(duì)這些信息, 以驗(yàn)證車輛、車主及車牌的身

42、份。此芯片不斷發(fā)射車輛的ID號(hào)碼, 在任何天氣和車速下均可識(shí)別, 撞擊、油污或者破壞均不影響車牌工作,并且不能從一輛車拆下而放到另一輛車。通過核對(duì)這些信息, 來判斷車輛、車主、車牌的真?zhèn)魏筒轵?yàn)車輛違規(guī)違紀(jì)、年檢的狀況。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,2.4 電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng) (Electronic Toll Collection,簡(jiǎn)稱ETC) 是一種用于公路、大橋和隧道的電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。其示意圖如圖所示。它應(yīng)用RF

43、ID技術(shù), 通過路側(cè)天線與車載電子標(biāo)簽之間的專用短程通訊, 在不需要駕駛員停車和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下, 自動(dòng)完成收費(fèi)處理全過程。通過應(yīng)用不停車收費(fèi)系統(tǒng)可以提高通過效率, 是緩解收費(fèi)站交通堵塞的有效手段。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,ETC系統(tǒng)的工作流程如下。a. 存儲(chǔ)有車型、車號(hào)、金額、有效期等信息的射頻電子標(biāo)簽卡被安裝在汽車前方擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)的左下角, 以不遮擋駕駛員視線為準(zhǔn), 當(dāng)持卡車輛進(jìn)入不停車收費(fèi)車道時(shí), 讀寫器讀取

44、該車SENSE- 9520系列射頻電子標(biāo)簽卡上的信息 ( 車型、車號(hào)、剩余金額和有效期等)。b. 從車載射頻電子標(biāo)簽卡讀取的信息、所采集到的數(shù)據(jù)均被送到車道控制計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行分析比較, 進(jìn)行收費(fèi)等一系列處理。c. 如來車所持射頻電子標(biāo)簽卡為有效卡, 則通行。d. 如來車所持射頻電子標(biāo)簽卡為無效卡, 則通行信號(hào)燈、自動(dòng)欄桿關(guān)閉; 轉(zhuǎn)到人工收費(fèi)進(jìn)行處理。e. 射頻電子標(biāo)簽卡的銷售和費(fèi)用結(jié)算均在收費(fèi)中心進(jìn)行,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,

45、2.5 汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用將射頻技術(shù)用在汽車生產(chǎn)流水線上, 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、監(jiān)視, 提高生產(chǎn)率, 改進(jìn)生產(chǎn)方式, 節(jié)約了成本, 使生產(chǎn)流程更加合理。如圖所示。目前國(guó)外一些汽車生產(chǎn)廠在焊接、噴漆和裝配等生產(chǎn)線上, 都采用了RFID技術(shù)來監(jiān)控生產(chǎn)過程, 比較早的是豐田汽車南非廠、大眾、福特。國(guó)內(nèi)汽車制造廠也逐步認(rèn)識(shí)到該技術(shù)的優(yōu)勢(shì), 有采用的傾向和行動(dòng)。如上汽集團(tuán)下屬的上海汽車制動(dòng)系統(tǒng)有限公司在制動(dòng)器生產(chǎn)流水線上已經(jīng)采用了RFID技術(shù)。據(jù)悉,

46、 通過對(duì)電子標(biāo)簽讀取信息, 再與生產(chǎn)計(jì)劃、排程排序相結(jié)合, 對(duì)生產(chǎn)線上的車體等給出一個(gè)獨(dú)立的識(shí)別編號(hào), 實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛跟蹤; 在焊接生產(chǎn)線上,采用耐高溫、防粉塵 /金屬、防磁場(chǎng)、可重復(fù)使用的有源封裝RFID標(biāo)簽, 通過自動(dòng)識(shí)別作業(yè)件來監(jiān)控焊接生產(chǎn)作業(yè); 在噴漆車間采用防水、防漆RFID標(biāo)簽, 對(duì)汽車零部件和整車進(jìn)行監(jiān)控, 根據(jù)排程安排完成噴漆作業(yè), 同時(shí)減少污染; 在裝配生產(chǎn)線上,根據(jù)有供應(yīng)鏈計(jì)劃器編排出的生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)排程與排序, 通過識(shí)

47、別RFID標(biāo)簽中的信息, 完成混流生產(chǎn)。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,本設(shè)計(jì)希望通過射頻識(shí)別技術(shù)，乘客上車進(jìn)行射頻掃描，該系統(tǒng)能對(duì)生活中一些常見物品進(jìn)行識(shí)別，列如手機(jī)、電腦、銀行卡、身份證等，因此需要對(duì)射頻設(shè)別的方式進(jìn)行深入研究。設(shè)計(jì)一種能對(duì)手機(jī)、電腦、銀行卡、身份證等無源標(biāo)簽的射頻識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提取無源標(biāo)簽的信息，將此信息進(jìn)行存儲(chǔ)。乘客下車時(shí)，再對(duì)其進(jìn)行射頻掃描，提取信息，對(duì)比乘客上下車的信息。如果發(fā)

48、現(xiàn)信息前后不一致，則進(jìn)行相應(yīng)的提示，告訴乘客或司機(jī)的物品遺留，到達(dá)提示的目的。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,第三章 物品遺留汽車提示系統(tǒng)的探討3.1 主要問題 人們?cè)诔俗嚭?，?jīng)常會(huì)遺留物品在汽車上，這帶來了極大的不便。希望通過設(shè)計(jì)一個(gè)汽車內(nèi)的提示系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)乘客離開時(shí)，有對(duì)特定的物品的提示，使得乘客能及時(shí)帶好物品，給生活帶來極大的便利。 射頻識(shí)別，就是通過射頻的手段識(shí)別物體的身份、特性等信息，其概念與IC卡相似,

49、但克服了IC卡讀寫距離短、操作時(shí)間長(zhǎng)、易磨損、只能一個(gè)方向插入等缺點(diǎn)。同時(shí)大規(guī)模集成電路的發(fā)展也使得RFID芯片的成本迅速降低，使高性能、低成本的RFID產(chǎn)品將在交通、物流、商貿(mào)、計(jì)費(fèi)、防偽、防盜、生產(chǎn)自動(dòng)化等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,3.2關(guān)鍵技術(shù)（1）識(shí)別進(jìn)入車內(nèi)系統(tǒng)的物品；（2）處理物品產(chǎn)生的信號(hào)，并進(jìn)行分析；（3）建立物品數(shù)據(jù)庫(kù)，比對(duì)進(jìn)入車內(nèi)系統(tǒng)的物品；（4）臨時(shí)存儲(chǔ)進(jìn)入車內(nèi)系統(tǒng)的物品；（5）識(shí)

50、別離開車內(nèi)系統(tǒng)的物品；（6）對(duì)比進(jìn)入和離開的物品，如缺少則進(jìn)行提示，反之不予提示。3.3解決方案（1）物品進(jìn)入和離開車內(nèi)系統(tǒng)時(shí)都采用射頻識(shí)別技術(shù)，對(duì)攜帶的物品進(jìn)行識(shí)別。（2）進(jìn)入物品可以設(shè)置標(biāo)簽，方便識(shí)別，或者尋找物品本身所具有的一些特征作為標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別。（3）建立在物品進(jìn)入和離開的對(duì)比分析基礎(chǔ)上的提示系統(tǒng)。,射頻識(shí)別技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,3.4需要解決的技術(shù)問題（1）如何設(shè)置標(biāo)簽？若利用物品本身的特性作為標(biāo)簽，如何進(jìn)行信號(hào)的