一款针对汽车PEPS系统的方案设计与实现

　　1.引言

　　汽车PEPS系统在车辆的无线进入应用中正迅速成为最具代表性的方案之一，所谓PEPS，是 Passive Entry & PassiveStart的缩写，意为无钥匙进入与无钥匙启动系统，它采用先进的RFID无线射频技术和车辆身份编码识别系统，彻底改变了汽车安全防盗应用领域的发展前景，并给用户带来了便利、舒适的全新驾车体验。

　　下文将从系统功能、工作原理及系统方案的设计与实现等方面，介绍分析这一集安全性与舒适性于一身的PEPS系统。

　　2.PEPS系统简介

　　对于一辆配备PEPS系统的汽车而言，驾驶者无需按动智能钥匙上的遥控按键或是将钥匙插拔锁芯，就可以完成开启车门和启动车辆引擎的操作，而前提仅是随身携带智能钥匙并按下把手上的触发按键或一键启动按键即可。在车辆的防盗安全方面，智能钥匙与 PEPS基站间复杂的双向身份认证过程相比上一代的遥控钥匙进入（RKE）系统也有了本质的提升。

　　3.PEPS系统的工作原理与认证流程

　　从系统功能的角度划分，PEPS系统可分为两大部分，分为PE无钥匙进入部分与PS无钥匙启动部分，分别代表了驾驶者在进入车辆前与进入车辆后的两个阶段。

　　但若从系统工作原理的角度出发，两者却是极其相似的。简单来说，无论是PE还是PS系统，均是通过低频天线来探测智能钥匙与车身基站（即PEPS ECU，下称ECU）间的相对位置，并通过高、低频信号（高频433.92MHz，低频125KHz）在ECU与智能钥匙间建立起有效的双向交互通讯，根据ECU对智能钥匙进行的身份验证结果，决定是否打开门锁（PE系统）或是启动车辆引擎（PS系统）。

　　在上述智能钥匙与ECU间的双向身份验证过程中，低频信号唤醒及高频信号认证不仅是决定车辆防盗安全性能的关键，更是决定PEPS系统性能优劣的关键元素之一。所谓低频信号唤醒，以PE系统为例，是指当驾驶者给予PEPS系统一个触发信号时，ECU会从睡眠状态切换至工作状态，并通过低频天线向智能钥匙发送一条钥匙唤醒报文，当钥匙通过自身的低频天线收到此报文后，将通过自身的智能芯片对报文进行验证，如验证结果与钥匙存储的数据相匹配，智能钥匙则被唤醒；而高频信号验证则是指在智能钥匙被唤醒后，会将自身的ID身份码以高频信号的形式发送给 ECU，若ECU识别出此ID号与自身系统的钥匙编码相匹配时，就会通过低频信号向智能钥匙发送验证码，收到验证码的智能钥匙会通过特定的跳转码算法，对该验证码进行数据加密，并将加密结果通过高频信号发回ECU.后者会将收到的加密数据与自身的计算结果进行比对，如两者匹配，就会将相应的操作指令通过 CAN总线发送给BCM，由后者完成解锁门锁或是打开后备箱的操作。

　　虽说上述的认证过程非常繁复，但凭借智能芯片的高速运算能力，整个认证过程在实际应用中仅需耗费几十毫秒，所以对用户而言是不会产生任何迟滞的感觉的。图1所示为上述认证过程的工作流程图。

　　4.PEPS系统的方案设计

　　本次设计的PEPS系统共包含了如下组件：PEPS ECU、BCM、智能钥匙、电子门把手、低频天线、一键启动按键、电子立柱锁以及后备箱按键。各组件在车身上的安装位置如图2所示，下面对各组件的基本功能及设计原理作一简单的介绍。

　　4.1 PEPS ECU

　　PEPS ECU是Electronic ControlUnit的缩写，意为电子控制单元，是PEPS系统的核心组件，功能是对智能钥匙进行身份识别，若钥匙合法，则通过CAN总线将相应的操作指令发送给BCM或EMS，由两者执行后续的操作；若钥匙非法，ECU则会进入睡眠模式，拒绝这把钥匙所发送的后续操作请求。

　　4.2 BCM

　　BCM是Body Control Module的缩写，意为车身控制单元，是集成车身灯、门、窗及防盗功能的控制模块。在PEPS系统中，BCM通过CAN总线与ECU相连，根据后者提供的指令完成对车门、车窗及车灯的控制。

　　4.3 智能钥匙

　　智能钥匙在工作时会与E C U建立起高、低频双向通讯，在通过一系列的身份认证后，就可以解锁车门或启动引擎。在整个过程中，驾驶者无需对钥匙进行任何操作而只需随身携带即可，这也是无钥匙系统的命名由来。

　　4.4 电子门把手

　　电子门把手内置低频天线及微动（或感应）开关，天线用来探测钥匙位置，开关用来唤醒PEPS系统，令其从睡眠模式切换到工作模式。

　　4.5 低频天线

　　低频天线能向以自身为中心，半径为1.5m的球形空间内发送125KHz的低频信号，用来探测智能钥匙与各低频天线间的相对位置，并将测得的钥匙坐标传送给ECU.后者会根据钥匙的当前坐标值，判定是否执行开启车门以及启动车辆引擎的后续操作。

　　4.6 一键启动按键

通过按键动作