摘 要

随着汽车产业的发展，汽车智能钥匙逐步变得越来越普遍。无钥匙进入与启动系统（Passive Entry Passive Start PEPS）是车辆防盗技术必然的发展趋势。基于PEPS系统的精确定位智能钥匙的区域位置技术，是解决汽车智能钥匙的无钥匙进入功能和无钥匙启动关键技术之一。PEPS系统采用RSSI技术的定位算法，通过钥匙的位置信息进行相应的认证、开门、启动等功能。

本文主要研究基于RSSI技术下的智能钥匙区域定位技术，通过优化车载天线布局，实现钥匙区域的精确定位，保证无钥匙进入、无钥匙启动以及钥匙车内防锁等功能。首先，分析磁场中电基本振子的基本原理，进而探讨磁场定位原理及天线基本电参数，介绍了根据磁场麦克斯方程求解待测点位置的理论依据；其次，分析了基于RSSI技术参数的测量方法，提出了两点测量方来降低测量RSSI值过程的误差，进而提高了测量精度，最后通过二次加权质心定位算法，使得车载四个天线测量精度进一步提高测量。通过仿真分析，模拟测量RSSI值，该算法能够对智能钥匙定位算法进行一定的优化，能够提高汽车智能钥匙定位精度，对认知磁场定位有极其重要的理论价和非常广阔的应用前景。

关键词：无钥匙进入与启动系统；区域定位；RSSI；三维磁场标定

Abstract

With the development of the automobile industry, car smart keys gradually become more and more universal.The location technology of precise positioning intelligent key which is based on the PEPS system is one of the key technologies to solve the keyless entry function and keyless start of automobile intelligent key.PEPS system uses RSSI technology positioning algorithm which was through the key location information to complete the corresponding certification, opening the door, car starting and other functions.

This paper mainly studies the intelligent key region positioning technology based on RSSI technology. By optimizing the layout of the vehicle antenna,the system realizes the precise positioning of the key area, and the functions such as keyless entry, keyless start and key car lock are completed.Firstly, to analyze the basic principle of the basic vibrator in the magnetic field.Then to discuss the basic principle of the magnetic field and the basic electrical parameters of the antenna. Next to solve the theoretical basis of the Maxwell equation based on the magnetic field.Secondly, to analyze the measurement method based on RSSI technical parameters .we had proposed two points to reduce the error of measuring RSSI value. so measurement accuracy is improved.Finally, the quadratic weighted centroid localization algorithm is used to improve the measurement accuracy of the four antenna measurements.Through the simulation analysis and the simulated RSSI value, the algorithm can optimize the intelligent key location algorithm, which can improve the accuracy of the intelligent key location of the vehicle, and it has a very important theoretical price and very broad application prospect for the cognitive magnetic field location.

Key words: keyless entry and start system; regional positioning; RSSI; 3D magnetic field calibration

目 录

摘要 I

Abstract I

第1章 绪论 1

1.1研究背景以及意义 1

1.2国内外的研究现状 2

1.3本文的研究内容 2

1.4论文的章节安排 2

第2章 PEPS系统的低频区域定位相关技术 4

2.1低频通信的基本原理 4

2.1.1电基本振子 4

2.1.2低频通信的实现 6

2.2智能钥匙低频定位原理 6

2.2.1磁场定位原理 6

2.2.2低频通信发送接收原理 8

2.3天线的电参数 10

2.3.1旁瓣电平（Sidelobe Level，SLL） 10

2.3.2方向系数（Direcitivity Coefficient） 11

2.3.3天线效率（Efficiency） 11

2.3.4增益系数（Gain） 11

2.3.5输入阻抗与驻波比（Input Impedance and Standing Wave Ratio） 11

2.4本章小结 12

第3章 PEPS系统智能钥匙定位算法研究 13

3.1 PEPS系统参数测量 13

3.2磁场一点标定法 14

3.3磁场两点标定法 15

3.4定位算法改进 16

3.5基于环境误差的二次加权质心定位算法 19

3.5.1质心定位算法 19

3.5.2测距数据的误差 19

3.5.3计算结果累计产生的误差 20

3.5.4二次加权质心定位算法 20

3.6 MATLAB仿真及结果分析 22

3.7本章小结 25

第4章 总结与展望 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1研究背景以及意义

汽车作为时代发展的产物，其门禁系统发展到目前大致经历了三个时期。第一个时期是在1993年以前，汽车主要通过机械式的钥匙打开车门。第二个时期是在1993年之后至2003年直接的一段时间，这个时期汽车电子引擎防盜技术（IMMO）开始被人们所知^[1]，IMMO在汽车启动过程中增加了认证的过程，增强了汽车防盗性能，取代了第一个时期的机械式的啮合防盗技术，让汽车的安全性大幅提高，给予车主极大的便利性，并在接下来的一段时间内，让无线通信技术在车辆上的发展得到飞速的提高。此后，推出了遥控钥匙（Remote Keyless Entry，RKE）的概念，射频识别技术被引进到了车辆钥匙中，让汽车使用更加便利。同时，引擎防盗技术也被整合到了遥控钥匙，这样不仅能提高汽车便利性，还能保证汽车在使用过程中的安全。由于射频识别只能完成单向的认证，其对车门开关的认证只是单向认证，因此其安全性能还需进一步提高。

第三个时期大致是在2003年，由于第二代的遥控式开锁具有一些不方便之处，同时具有一定的安全性隐患，当车子双手拿着东西无法拿出钥匙时，必须放下手上的物品，掏出钥匙，否则就无法打开车门，这给车主们带来了极大的不便。为了解决这些问题，半导体公司恩智浦顺应时代的发展将无钥匙进入系统（Passive Keyless Entry，PKE）推出^[2]。RKE能够实现低频通信、定位功能，利用125KHz的信号^[3]，完成车载天线对钥匙位置的定位与判别，具有一定的智能化，车主只需携带钥匙，汽车就能自动完成车门开锁和上锁的功能。由于RKE系统采用的是基于RFID无线射频的识别技术，在遥控钥匙的基础上，通过加入低频信号的通信，与遥控钥匙原来的高频波段的高频通信，能够实现双向射频识别，相当于有双重的防盗安全保护，加强了遥控钥匙的安全性能。同时，每个车辆都有独有的编码识别系统，还融合了第二代遥控式开锁系统，安全性能得到进一步的提高，强化了防盗安全。为车主提出了更好的安全保障和使用便利^[4]。