《中小微企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目教程》課件-項目2 無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)PEPS

項目2無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)PEPS（PassiveEntryPassiveStart）汽車鑰匙的發(fā)展01項目管理02無鑰匙進(jìn)入射頻方案03工程避坑04目錄在日常生活中，當(dāng)您剛剛購物回來，發(fā)現(xiàn)想要從口袋里掏出愛車的鑰匙是如此的難。現(xiàn)在您不必再煩惱了，有一款智能鑰匙可輕松解決您的問題。只要摸一下門把手，車門便會自動解鎖，無須車主掏出鑰匙按鍵操作；進(jìn)入車內(nèi)，無須插入鑰匙，這時只須腳踏車板輕按啟動鍵，便可啟動車輛。而且車鑰匙上有快速開啟后備箱、熄火后能關(guān)窗戶、應(yīng)急鑰匙；更有高端功能：遙控開窗戶、停車場找車、遙控啟動車輛、駕駛位置記憶座椅等。無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)PEPS不是傳統(tǒng)的鑰匙，而是一個智能鑰匙，類似于智能卡。它采用先進(jìn)的RFID技術(shù)，當(dāng)駕駛者踏進(jìn)指定范圍時，該系統(tǒng)通過識別判斷如果是合法授權(quán)的駕駛者則進(jìn)行自動開門。上車之后，駕駛者只需要按一個按鈕即可啟動點火開關(guān)。PEPS作為新一代防盜技術(shù)正在逐步發(fā)展壯大，目前已經(jīng)從高檔車市場逐步進(jìn)入中檔車市場，不僅奔馳、寶馬等高端汽車制造商已經(jīng)廣泛采用了PKE，像福特蒙迪歐、日產(chǎn)的天籟和新型馬自達(dá)等中型車型也紛紛采用這一技術(shù)。已逐步取代傳統(tǒng)鑰匙，成為主流智能車鑰匙。本章將以NXP方案為例介紹汽車無鑰匙系統(tǒng)（PEPS系統(tǒng)）。01汽車鑰匙的發(fā)展工字形鑰匙1896年福特試制出第一臺汽車，是汽車歷史上首次進(jìn)入大批量生產(chǎn)，標(biāo)志著汽車時代的到來。早期的汽車鑰匙是機(jī)械鑰匙，如圖2-1所示的工字形鑰匙，是最早采用的汽車啟動裝置。先把油倒入郵箱，把搖把插入連接口，拉著油門線用力搖，直至引擎啟動。工字形鑰匙的原理是通過搖桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動，抽走節(jié)氣門內(nèi)的空氣形成負(fù)壓，將油氣混合物抽進(jìn)氣缸，并帶動發(fā)電機(jī)給火花塞供電，完成點火啟動?？梢钥闯?，這種鑰匙不僅使用不便，還存在一定的危險性。1910年，凱迪拉克老板的朋友卡頓，在幫別人啟動汽車時，被反彈回來的搖把擊中，不幸傷重身亡。工字形鑰匙刀片形鑰匙隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了刀片式鑰匙，如圖2-2所示，這種鑰匙體積小巧，便攜性強(qiáng)。使用方法簡單，插入鑰匙孔擰動即可啟動汽車。刀片鑰匙得到快速的推廣和應(yīng)用，目前還有部分汽車使用刀片形鑰匙做副匙。刀片形鑰匙便攜易用的特點，使它非常容易被偷盜，早期經(jīng)常發(fā)生車輛被盜的案件。這引發(fā)了人們對汽車防盜技術(shù)的探索。刀片形鑰匙芯片鑰匙在傳統(tǒng)鑰匙中增加防盜感應(yīng)設(shè)備，使汽車鑰匙具備身份識別的功能，就能實現(xiàn)防盜。芯片鑰匙是通過在鑰匙柄上植入芯片，一輛車配唯一的鑰匙，當(dāng)鑰匙插入鎖孔時，汽車的防盜系統(tǒng)會識別鑰匙芯片，確認(rèn)身份合法后才能開門或啟動，防盜性能得到極大提升，如圖2-3所示。遙控器+芯片鑰匙解決了防盜問題，人們對鑰匙提出了更智能化的要求，具有遙控開門功能的鑰匙應(yīng)運而生。早期的遙控鑰匙是由兩部分組成，如圖所示，是由遙控器加芯片鑰匙的組成，如圖2-4所示。遙控器和芯片鑰匙相互獨立?？煞珠_攜帶。折疊鑰匙折疊鑰匙如圖2-5所示，是在芯片鑰匙發(fā)展的基礎(chǔ)上，為了美觀和便攜考慮，將按鍵和機(jī)械鑰匙結(jié)合在一起，并且機(jī)械鑰匙可以折疊起來，同時功能更多，可以實現(xiàn)后備箱的開啟，遙控車窗等。無鑰匙進(jìn)入鑰匙安全和便攜性完全滿足人們的需要后，對鑰匙的使用體驗感又提出了新的需求。現(xiàn)在我們回到本章最開始假設(shè)的場景，可以滿足這個場景要求的鑰匙，不需要人做按鈕或者插入鑰匙的動作，鑰匙放在包里或者口袋里，當(dāng)人走近汽車時，汽車感應(yīng)到鑰匙，通過無線通信，與鑰匙連接，完成身份驗證，車主一按門把手的按鈕，即可解鎖上車，再按一件啟動，啟動車輛，實現(xiàn)無鑰匙進(jìn)入和一鍵啟動，這類鑰匙被統(tǒng)稱為無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)。如圖2-6所示。無鑰匙進(jìn)入觸控鑰匙觸控鑰匙是升級的無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，鑰匙上有一塊觸摸屏，可以遠(yuǎn)程實現(xiàn)車內(nèi)如空調(diào)、溫度、座椅等一系列的開關(guān)和調(diào)整，非常智能化，如圖2-7所示，目前市場上的高端車會有對應(yīng)的鑰匙配置。新型智能概念鑰匙汽車鑰匙從簡單的機(jī)械鑰匙到加入芯片防盜一直發(fā)展到目前的新型智能鑰匙，一直在朝著小型化、多功能、個性化發(fā)展。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，未來的車鑰匙除了沿著以上發(fā)展趨勢進(jìn)步，還將向功能拓展化、網(wǎng)絡(luò)化以及可穿戴設(shè)備方向發(fā)展，同時可與其他智能設(shè)備集成，構(gòu)成完整的智能系統(tǒng)。沃爾沃于2005年開發(fā)的概念鑰匙，除了具備限速功能外，還有酒精檢測的本領(lǐng)。它可將酒精聯(lián)動檢測系統(tǒng)集成在安全帶扣上，吹氣口位于卡口插頭的另外一端，司機(jī)坐在駕駛座上，將安全帶拉出一段就可進(jìn)行吹氣測試，如果吹氣指示燈顯示為綠色，系統(tǒng)閉鎖解除，司機(jī)可以將安全帶直接系上，然后發(fā)動汽車。如果系統(tǒng)指示燈顯示為紅色，系統(tǒng)將保持閉鎖狀態(tài)。另外，沒有人坐在駕駛座上，吹完氣之后沒有馬上系上安全帶，而是放開了安全帶……這些行為都會導(dǎo)致系統(tǒng)無法解鎖，之所以采用這樣的設(shè)計是為了防止有些車主耍小聰明。新型智能概念鑰匙起亞利用3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓手機(jī)也具備了某些車鑰匙的功能。通過安裝在智能手機(jī)上的UVO系統(tǒng)軟件，只要是在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)，車主可以在千里之外給自己的愛車解鎖，閉鎖，發(fā)動引擎提前熱車，提前設(shè)置車內(nèi)空調(diào)溫度等等，這對無論身處北方還是南方的車主都很具誘惑力，南方車主可能無法理解在零下30攝氏度的冬季，坐在冰窖般的車內(nèi)耐著性子熱車半個小時是一種怎樣的心情；而北方車主也很難想象在盛夏的重慶，鉆進(jìn)在陽光下曝曬超過一個小時的車子需要怎樣的勇氣。此外，哪怕車輛被盜，車主也可以通過UVO系統(tǒng)后臺實現(xiàn)對車輛的追蹤定位，并可以讓車輛熄火并限制其再次啟動。可穿戴車鑰匙概念，最早是來自007的電影。電影中的007通過特制手表，可以完成對車輛的一系列控制。日產(chǎn)推出的NISMO概念手表就是現(xiàn)在比較有代表性的“可穿戴車鑰匙系統(tǒng)”?？纱┐鬈囪€匙如圖2-8所示。新型智能概念鑰匙NISMO概念手表續(xù)航力高達(dá)7天，可通過MicroUSB接口充電，除了常規(guī)手表的功能之外，這款手表可通過3G網(wǎng)絡(luò)提供某些遠(yuǎn)程服務(wù)，能對超速發(fā)出警報，能對車門進(jìn)行閉鎖解鎖控制，具有“無鑰匙進(jìn)入”功能，能記錄顯示行車數(shù)據(jù)，能實時檢測司機(jī)的心率和體溫，未來還將加入對體溫和腦電波的監(jiān)測功能——倘若司機(jī)疲勞駕駛，大腦趨于睡眠狀態(tài)，或者是司機(jī)心率過快，手表都會發(fā)出報警聲……更加值得一提的是，手表上還設(shè)計有一鍵啟動按鈕。未來這款概念手表車鑰匙可能會應(yīng)用在日產(chǎn)旗下的370Z、Juke以及GT-R三款車型上。新型智能概念鑰匙02無鑰匙進(jìn)入射頻方案無鑰匙進(jìn)入射頻方案無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)可根據(jù)功能的變化劃分為三個階段，分別是遙控門鎖階段，也叫RKE；被動式無鑰匙進(jìn)入階段，也叫PKE；無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)階段，也叫PEPS；以及基于PEPS的智能手機(jī)鑰匙技術(shù)階段。將發(fā)展歷史抽象化成功能的變化趨勢，如圖2-9所示。圖2-9汽車無鑰匙發(fā)展趨勢傳統(tǒng)射頻方案傳統(tǒng)射頻的方案由控制器、智能鑰匙中的射頻（RF）發(fā)射器和汽車端的接收器等組成，如圖2-10所示。當(dāng)鑰匙在有效范圍內(nèi)，車主拉動車門或按下一鍵啟動開關(guān)，相應(yīng)的模塊會發(fā)送中斷信號來喚醒主控制器，開始整個通信過程。整個過程無需使用鑰匙，即可打開車門或者啟動發(fā)動機(jī)。傳統(tǒng)射頻方案從目前市場上的主流車型來看，主要的防盜方式是通過射頻方式來實現(xiàn)的，包括發(fā)動機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)(IMMO即immobilization)、遙控門鎖RKE、無鑰匙門禁(PKE即PassiveKeylessEntry/GO)。目前以IMMO和RKE應(yīng)用最為廣泛，目前新的PKE、迎賓等功能更加受用戶歡迎。NXP-PCF7952具有高集成度、低功耗的特點，集成了引擎防盜（IMMO）、遙控鑰匙（RKE）和無鑰匙啟動（PKE）的所有功能。以PCF7952為射頻芯片的PKE方案設(shè)計如下圖2-11所示：傳統(tǒng)射頻方案該系統(tǒng)可實現(xiàn)功能如圖2-12所示：(1)傳統(tǒng)遙控鑰匙RKE系統(tǒng)的全部功能，如遙控解閉鎖及遙控升降窗等；(2)無鑰匙解鎖，按下門把手請求開關(guān)或觸碰門把手感應(yīng)區(qū)域，車門自動解鎖；傳統(tǒng)射頻方案(3)車主只需要按動按鍵或旋轉(zhuǎn)按鈕即可啟動發(fā)動機(jī)。該系統(tǒng)的動作過程：(1)車主攜帶鑰匙來到車邊，通過拉門把手或按壓按鈕，告訴車我要開鎖/點火。此時門把手/按鈕發(fā)送啟動信號給低頻天線；(2)低頻天線發(fā)出低頻觸發(fā)信號；(3)車鑰匙接收了低頻觸發(fā)信號，于是發(fā)出高頻解鎖信號；(4)RF接收高頻解鎖信號，通知整車解鎖/點火。傳統(tǒng)射頻方案RKERKE（RemoteKeylessEntry）是遙控門禁/遙控車門開關(guān)的，簡稱RKE。遙控鑰匙（RKE）是一種集成方案，把引擎防盜和遙控鑰匙合二為一，用一顆芯片來實現(xiàn)，既提高了系統(tǒng)的安全性，又降低了整個鑰匙的成本。系統(tǒng)允許用戶使用鑰匙扣上的發(fā)射機(jī)來鎖定汽車門或者開鎖，該發(fā)射機(jī)傳輸數(shù)據(jù)到汽車內(nèi)，用戶按下鑰匙扣上的按鈕開關(guān)可觸發(fā)系統(tǒng)工作。除了具有開啟汽車制動裝置的技術(shù)，RKE還具有防盜作用。RKE系統(tǒng)由一個安裝在汽車上的接收控制器和一個由用戶攜帶的發(fā)射器，即無線遙控車門鑰匙組成，如圖2-13所示。RKElogoRKE工作原理發(fā)動機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)RKE的防盜作用主要依靠引擎防盜技術(shù)IMMO，全稱發(fā)動機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)（Immobilizer）。汽車防盜系統(tǒng)框圖如圖所示，包括防盜控制單元IMMO，儀表的指示燈，點火鎖上的讀寫線圈（天線），點火鑰匙（轉(zhuǎn)發(fā)器），發(fā)送機(jī)控制單元（EMS），核心單元是IMMO。發(fā)動機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)IMMO的防盜校驗過程IMMO的防盜校驗過程如圖所示：(1)鑰匙插入上電，鑰匙發(fā)送一個加密的KeyID給IMMO，完成鑰匙的校驗工程；(2)KeyID匹配成功，EMS根據(jù)算法發(fā)送隨機(jī)數(shù)或者是加密SK給IMMO；(3)IMMO將結(jié)果返回給EMS。(4)EMS和IMMO算法一致，驗證通過，EMS允許啟動。PKE被動式無鑰匙進(jìn)入（PassiveKeylessEntry）,簡稱PKE。有別于傳統(tǒng)鑰匙，PKE是一個智能鑰匙，也是RKE的升級技術(shù)，類似于智能卡。當(dāng)車主踏進(jìn)指定范圍時，該系統(tǒng)通過識別判斷如果是合法授權(quán)的身份，會進(jìn)行自動開門。PKE的主要由兩部分組成：基站、應(yīng)答器（鑰匙）?；臼窍到y(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)與應(yīng)答器的通信及與設(shè)備的互動；應(yīng)答器，由用戶隨身攜帶，相當(dāng)于用戶的身份證，用來驗證用戶的身份，類似于RKE的遙控器。工作原理：基站持續(xù)發(fā)出一個低頻報文，在進(jìn)入一定范圍內(nèi)的應(yīng)答器接收到基站發(fā)出的報文后，進(jìn)行信號處理，如果確認(rèn)到達(dá)匹配要求，應(yīng)答器被喚醒。應(yīng)答器有X、Y、Z三個接收方向，無論信號從哪個方向送來都可以接收到這個信號，使用者不需要按任何按鈕，應(yīng)答器自動接收信號、發(fā)送信號和處理信號。應(yīng)答器根據(jù)一定的加密算法，將數(shù)據(jù)加密后通過高頻發(fā)送回基站，基站分析收到的加密數(shù)據(jù)，如果驗證成功，便自動解除防盜并開啟門鎖。PKEPKE技術(shù)實現(xiàn)方案框圖如圖2-16所示，PKE的基站包括有微控制器MCU、LF低頻發(fā)送器（125kHz）、UHF高頻接收器；應(yīng)答器包含LF低頻接收器、微控制器MCU、UHF高頻發(fā)送器以及3D天線。PKE系統(tǒng)的工作原理過程如下：PKE(1)車主帶著鑰匙進(jìn)入PKE系統(tǒng)感應(yīng)區(qū)域，出擊車門把手或者按下智能鑰匙的一鍵啟動按鈕；(2)車身相應(yīng)觸發(fā)模塊發(fā)送中斷信號給基站MCU，喚醒MCU；(3)基站LF發(fā)送器發(fā)送出一條低頻報文給附近的智能鑰匙；(4)智能鑰匙自動處理收到的報文，如果與鑰匙中保存的身份識別信息一致，喚醒鑰匙；(5)鑰匙進(jìn)行相應(yīng)的運算處理，發(fā)送一條加密的信息給基站；(6)基站對信息處理，如果驗證通過，自動翻開車門鎖；(7)車主上車后，PKE系統(tǒng)自動偵測智能鑰匙是否在車內(nèi)，如果鑰匙在車內(nèi)，自動進(jìn)行點火Ready動作，車主只需要按一下啟動鍵，汽車就會啟動(8)當(dāng)車主離開汽車，PKE系統(tǒng)自動偵測智能鑰匙是否在車內(nèi)，若鑰匙不在車內(nèi)，自動進(jìn)行啟動上鎖防盜Ready動作，車主只需要按一下車把手或者某一按鍵，汽車進(jìn)入防盜狀態(tài)。PEPS方案無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)PEPS（PassiveEntryPassiveStart）不是傳統(tǒng)的鑰匙，而是一個智能鑰匙，類似于智能卡，其基本結(jié)構(gòu)如2-17所示。它采用先進(jìn)的RFID技術(shù)，當(dāng)駕駛者踏進(jìn)指定范圍時，該系統(tǒng)通過識別判斷如果是合法授權(quán)的駕駛者則進(jìn)行自動開門。上車之后，駕駛者只需要按一個按鈕即可啟動點火開關(guān)。PEPS方案性能優(yōu)勢(1)IMMO距離從5mm提高到8mm；(2)低頻靈敏度可做到60μA，支持迎賓燈功能；(3)單芯片，集成高頻發(fā)射PA；(4)支持跳頻，再也不用擔(dān)心在一些“場合”鑰匙失效；(5)集成度高，體積小，方便與智能穿戴設(shè)備集成。PEPS方案PEPSLFBoard(1)PCF7991實現(xiàn)驅(qū)動天線近距離IMMO無源通訊(2)在空閑狀態(tài)下，PCF7991功耗均值電流可以達(dá)到4~10mA(3)LF阻抗匹配良好的情況下，PCF7991PKE命令發(fā)送距離可達(dá)2.5~3.0mPEPS方案PEPSUHFBoard(1)NCK2910具有白名單功能，可以過濾不在名單內(nèi)的UHF數(shù)據(jù)(2)NCK2910Auto-Flush模式以及6-wireSPI接口，可以降低主控資源消耗(3)在Polling模式下，NCK2910功耗均值電流可以達(dá)到1.4~1.7mA；(4)RF阻抗匹配良好的情況下，NCK2910RKE數(shù)據(jù)接收距離可達(dá)25~30m；PEPS方案PEPSKEYBoard(1)超高集成度單芯片解決方案；(2)支持加密算法：HITAG2、HITAG3和AES算法等；(3)低功耗：12.5mA@10dBm(434MHz).PEPS作為新一代防盜技術(shù)正在逐步發(fā)展壯大，目前已經(jīng)從高檔車市場逐步進(jìn)入中檔車市場，不僅奔馳、寶馬等高端汽車制造商已經(jīng)廣泛采用了PKE，像福特蒙迪歐、日產(chǎn)的天籟和新型馬自達(dá)等中型車型也紛紛采用這一技術(shù)。已逐步取代傳統(tǒng)鑰匙，成為主流智能車鑰匙。03項目管理項目管理概念項目管理屬于管理學(xué)，簡單來講就是在項目進(jìn)展過程中，采用專業(yè)的知識、技能、工具或方法，使項目在一定的約束條件下，實現(xiàn)或超過既定目標(biāo)的過程。項目管理可以檢測和管理達(dá)成目標(biāo)的相關(guān)活動，包括項目策劃、項目進(jìn)度計劃和項目維護(hù)活動進(jìn)展等等。具體的項目管理可以是一項工程，一種服務(wù)，一個研究課題或活動等，主要工作包含領(lǐng)導(dǎo)、組織、用人、計劃和控制等。不管是哪一個種類項目管理，都會涉及到有關(guān)項目管理體系，項目管理體系一共有九大知識體系，通過學(xué)習(xí)這些知識，再與自己的工作經(jīng)驗相結(jié)合，就可以在項目實際進(jìn)展過程中設(shè)計出有效的項目管理方案。項目管理九大體系分別是項目的整合管理、范圍管理、時間管理、成本管理、質(zhì)量管理、溝通管理、人力資源管理、風(fēng)險管理和采購管理。項目管理概念項目管理過程的五個階段一般包括：啟動、規(guī)劃、執(zhí)行、監(jiān)控、收尾。項目先后銜接的各個階段的全體被稱為項目管理流程，在項目管理的流程中，每個階段都有自己的起止范圍，每個階段完成時一定要通過本階段的控制關(guān)口，才能進(jìn)入下一階段的工作，如圖所示。項目管理概念(1)項目啟動——在項目開工之前要先啟動過程，主要是為了設(shè)定其項目的主要目標(biāo)，并且讓項目中的團(tuán)隊有具體的事項可以做。(2)項目規(guī)劃——項目需要合理的規(guī)劃，才能有更好的效果，在工程啟動以后，要進(jìn)行制定工作的基本路線，讓項目團(tuán)隊有法可以依靠。(3)項目執(zhí)行——項目啟動規(guī)劃好以后，就要開始執(zhí)行任務(wù)，主要讓團(tuán)隊保持規(guī)劃的路線行事。(4)項目監(jiān)控——項目在執(zhí)行過程中要監(jiān)控整個項目的進(jìn)展情況，進(jìn)行合理的監(jiān)控，要防患于未然，處理好項目進(jìn)行時的過程。(5)項目收尾——收尾主要是為了讓項目能有圓滿的結(jié)束，為了達(dá)到最好的效果，進(jìn)行最后的了結(jié)。在項目收尾階段結(jié)束后，項目將進(jìn)入到后續(xù)的維護(hù)期。PEPS項目案列l(wèi)ogo我們以某汽車配件商的PEPS項目為例，了解汽車無鑰匙系統(tǒng)項目的工作過程。在此項目中，完成項目的執(zhí)行主體是某汽車制造廠，參與項目的包括有項目原材料供應(yīng)商NXP，方案代理商，以及整車廠，如圖所示。PEPS項目案列在實際的工作中