基于RFID的智能汽車安全防盜系統設計

摘要：針對現有汽車門禁系統和胎壓監測系統相互獨立，硬件冗余和生產成本高的問題，提出了一種基于射頻識別技術的汽車安全防盜系統的設計方案。在射頻通信上，該系統采用434 MHz 的UHF 頻段與125 kHz 的LF 頻段相結合的方法，實現了系統胎壓監測、遙控門鎖和發動機防盜鎖止等功能。調試結果表明，該系統提高了汽車的防盜性與控制性，節約了系統空間，降低了生產成本，優化了車身網絡。

　　隨著我國汽車工業的發展和人民生活水平的提高，汽車越來越多地進入普通家庭。由于各種突發性道路交通事故與汽車盜竊案件的頻繁發生，人們對汽車安全與防盜的關注度也日益提高。開發和研究汽車安全與防盜系統，是確保行車安全和防止盜竊的有效技術措施。與傳統單個獨立汽車胎壓監測系統和汽車遙控無鑰匙進入系統相比，本系統的特點是，將胎壓監測系統與遙控無鑰匙進入系統進行整合，有效地實現了射頻（RF）模塊的復用，不僅節約了硬件開銷，也提高了系統的集成度。

　　1 基于RFID 技術的汽車安全防盜系統

　　射頻識別技術（RFID）是一種非接觸式的自動識別技術。汽車安全防盜系統采用射頻識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID 技術采用射頻傳輸，可以透過外部材料讀取芯片數據，實現非接觸操作。通信數據使用加密算法對數據進行加密，實現數據安全存儲、管理及通信。隨著電子技術的快速發展，電子芯片集成度的提高，RFID 系統成本也在不斷地降低，加快了智能化在汽車電子行業中的推廣與應用。

　　智能汽車安全防盜系統由輪胎發射模塊、遙控鑰匙模塊和基站模塊組成。對RFID 系統來說，收發頻率大小決定了射頻識別系統的識別距離、電路實現的難易程度以及硬件設計成本。在汽車安全防盜設計中，125 kHz 等低頻（LF）頻段用于近距離、低速度，數據量要求較少的汽車引擎防盜系統的識別；434 MHz 等超高頻（UHF）頻段則用于遠距離的射頻通信系統（汽車輪胎壓力監測系統與遠程無鑰匙進入系統）的識別。

　　2 系統組成

　　系統的總體結構如圖1 所示，系統由輪胎模塊、鑰匙模塊和基站模塊組成。

　　圖1 系統總體框圖

　　以4 個輪胎的轎車為例，系統由4 個輪胎模塊、1個鑰匙模塊和1 個基站模塊構成，其中基站模塊包括RF 接收器、LF 收發器、中央控制部分、人機界面以及用來傳送點火、門控命令的汽車區域互聯網絡（LIN）總線。4 個輪胎模塊分別安裝在汽車的4 個輪胎中，對每個輪胎的壓力、溫度與電池電壓參數進行實時的測量，并將測量的數據通過RF 通信方式發送到基站模塊進行處理。基站模塊，一方面接收來自輪胎模塊的RF數據，并進一步判斷輪胎參數是否正常，如果發現異常則進行實時報警；另一方面接收來自鑰匙模塊的RF控制數據，并驗證鑰匙的ID是否合法，如果發現異常，則及時進行報警，如果正常，基站向門控執行機構發送確認信息，實現啟/ 閉鎖的動作；同時，基站模塊通過LF 通信方式與鑰匙模塊進行通信，利用鑰匙模塊中應答器的密碼與基站模塊中的密碼進行匹配來控制發動機的啟動，以達到防盜的目的。基站可以通過汽車總線與汽車內部的其他電子系統相連，實時地共享數據和控制信息。

　　3 系統硬件設計與實現

　　3.1 輪胎模塊電路

　　輪胎模塊由輪胎狀態的數據采集與發射電路組成，如圖2 所示。

　　圖2 輪胎模塊電路

　　輪胎模塊電路采用FREESCALE公司的智能嵌入式傳感器MPXY8300.該系列傳感器集成了該公司的低功耗S08 核，內含512 字節RAM和16 KB Flash，同時還集成了低功耗電容式壓力、溫度傳感器和單通道的低頻輸入接口。其RF發射支持315 MHz 和434 MHz 兩種載波頻率，并可通過編程配置使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調制方式。它還集成了電荷泵功能，當電池電壓較低時，可提高RF 發射部分供電電壓，從而使其仍能達到一定的R F 發射強度。

　　MPXY8300 是一款將壓力溫度傳感器、8 位微控制器（MCU）、RF 發射器和雙軸（XY）加速器全部集成到一個片上的系統級芯片（SOC）。MPXY8300 壓力測量范圍：轎車100~800 kPa，卡車100~1 400 kPa，溫度測量范圍：-40~125 ℃。