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无钥匙进入系统的设计和关键技术的研究

无钥匙进入系统的设计和关键技术的研究

作者：孙皓哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着科技的飞速发展,人们对车辆安全性和舒适性的要求不断提高。通过操作钥匙远程进行开、锁车门的遥控进入系统已经无法满足人们的需求。因此,无钥匙进入系统应运而生。在开、锁车门,启动车辆的时候,用户只需要携带钥匙而不需要进行任... 详细信息

随着科技的飞速发展,人们对车辆安全性和舒适性的要求不断提高。通过操作钥匙远程进行开、锁车门的遥控进入系统已经无法满足人们的需求。因此,无钥匙进入系统应运而生。在开、锁车门,启动车辆的时候,用户只需要携带钥匙而不需要进行任何钥匙操作,车辆就会做出正确的响应。正是由于无钥匙进入系统智能化的设计,使其迅速占领了高端车的市场,并成为车辆防盗技术发展的必然趋势。但是,由于国内汽车电子领域发展滞后,目前对该系统的研究刚刚起步。本课题的提出旨在分析和研究无钥匙进入系统中的关键技术问题,并提出相应的解决方案。无钥匙进入系统涉及到的技术难点很多。为使研究工作更加具体,深入,本文从理论和实验两方面对射频通信,低频通信,钥匙车内外位置识别等技术进行了研究,并对设计方案进行了验证。本文对射频通信技术的研究是基于天线的基本理论展开的。文中介绍了天线及其匹配电路的基本理论以及天线的主要性能指标,并根据无钥匙进入系统的特点提出了天线设计的要求。针对系统中钥匙空间小,射频通信性能要求高的矛盾问题,本文提出了射频驱动电路和天线的设计方案。并通过比较不同印制电路板天线的性能,给出了在特定尺寸下的天线的最优设计方案。在解决了天线设计问题的基础上,基于无钥匙进入系统的功能,本文提出了系统射频通信协议及基于射频通信的钥匙认证方案。由于无钥匙进入系统钥匙车内外位置识别方案基于低频通信实现,本文首先对低频磁场的分布及相关影响因素进行分析。论文中从理论计算和实验验证两方面对自由空间磁场分布,磁场测量技术,以及磁场分布的影响因素进行研究,得到了磁场分布规律,确定了磁场测量的方法和实现方案,解决了低频磁场耦合程度影响磁场测量结果的问题。本文在此基础上对车辆内外的磁场分布情况进行了分析,并基于车辆内外磁场分布的混叠现象,将无钥匙进入系统中钥匙车内外位置识别问题转化为基于多个特征的分类问题。本文基于车内外测试数据建立神经网络分类模型对该问题加以解决。针对模型中,输入维数多,结构复杂,训练时间长等不足,文中利用低频磁场的非传播特性对算法的结构进行改进。通过实验验证,改进后的算法在保证精度的同时,简化了模型结构,缩短了算法训练时间。本文还针对所提出的算法中训练样本的选择问题进行了研究。通过对不同样本对算法识别率的影响分析,提出了训练样本的选择方法。该方法在保证算法的识别率的同时,缩小了样本空间。

关键词：无钥匙进入射频通信低频通信钥匙定位

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自定位直接式胎压监测系统设计

自定位直接式胎压监测系统设计

作者：阎坦上海交通大学

学位级别：硕士

现今汽车已成为人们日常生活中不可或缺的重要工具之一,而汽车安全也越来越引起社会的强烈关注。轮胎是汽车的关键部件,它的安全同样是人们关注的目标,如何保证轮胎在正常状态下使用,怎样使得驾驶员在行车时实时了解轮胎信息,由汽车电... 详细信息

现今汽车已成为人们日常生活中不可或缺的重要工具之一,而汽车安全也越来越引起社会的强烈关注。轮胎是汽车的关键部件,它的安全同样是人们关注的目标,如何保证轮胎在正常状态下使用,怎样使得驾驶员在行车时实时了解轮胎信息,由汽车电子技术飞速发展带来的胎压监测系统帮人们解决了这个难题。轮胎压力监测系统(TPMS-Tire Pressure Monitoring System)是用于对行驶中的汽车轮胎状态进行监测,发生异常时提醒驾驶员注意检修或暂停驾驶的车载主动安全设备。研究出一款监测实时准确的TPMS具有很实际的应用意义。本文对TPMS的背景进行了调查,了解了各国对TPMS的立法及功能性能要求,分析了直接式和间接式者两种主流的TPMS技术,比较其优缺点。选择直接式TPMS作为本文的设计目标,以主流法规的综合要求为系统的设计功能要求。直接式TPMS是利用附着在轮胎上的胎压传感器将轮胎信息包括压力、温度、轮胎加速度等实际测量得的数据通过射频通信发送给车内的接收主机,处理判断后轮胎数据及是否异常发送给车载显示提醒设备。轮胎传感器围绕Feeescale的MPXY8300展开软硬件设计,数据采集由芯片自身硬件完成,软件负责处理数据转换、发送、芯片工作模式切换等工作。设计重点在于如何平衡数据实时采集发送和降低功耗的性能需求。传感器具有低频唤醒功能。接收主机以微控制器为主,辅以RF、LF通信接口,加上CAN总线通信,根据上层应用协议提取轮胎状态实际测量数据,处理判断,同时实现RF数据和CAN消息之间的信息交互。LF通信用来唤醒和配置轮胎传感器,调度其运行时序及帮助接收主机与其建立配对关系,从而能识别其轮胎位置信息。测试表明,所设计的自定位直接式TPMS能准确测量轮胎数据,传送可靠性高,数据解析快,发生异常时能在规定时间内发出报警信号,传感器功耗能满足严格的法规要求,接收主机能自动识别四轮位置的轮胎传感器。因此设计能达到预期功能需求。

关键词：直接式TPMS 射频通信低频通信 CAN总线轮胎自定位

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基于PKE的汽车钥匙安全性研究

基于PKE的汽车钥匙安全性研究

作者：杨伟锋杭州电子科技大学

学位级别：硕士

汽车无钥匙进入(PKE)系统由基站端和钥匙标签组成。基站被触发后就会发送低频指令给钥匙,钥匙认证通过后反馈数据给基站,基站对钥匙也进行认证,认证通过后执行开门动作。整个过程不需要用户拿出钥匙进行开锁或上锁操作,就像车门没锁一样... 详细信息

汽车无钥匙进入(PKE)系统由基站端和钥匙标签组成。基站被触发后就会发送低频指令给钥匙,钥匙认证通过后反馈数据给基站,基站对钥匙也进行认证,认证通过后执行开门动作。整个过程不需要用户拿出钥匙进行开锁或上锁操作,就像车门没锁一样,使用非常方便。同当下流行的遥控钥匙(RKE)相比,PKE系统能够很好地提升用户体验。本文设计的PKE系统包括基站端和钥匙标签的硬件设计和软件设计。基站和钥匙标签采用双向双频段通信实现。低频数据通信载波频率为125kHz,利用其距离敏感特性实现钥匙的车内外定位,高频数据通信载波频率选用433.92MHz,能够实现远距离寻车,同时兼容当前普遍使用的遥控钥匙(RKE)。硬件设计方面,以ATMEL公司的ATMEGA48作为控制核心,配以低频发送电路(基于PCF7991芯片),高频接收电路(基于XC4366芯片),外围控制电路和系统响应电路实现基站端的设计。钥匙标签设计选用NXP公司的PCF7952芯片实现对数据的处理、加密、解密等功能,选用PT4550芯片完成高频数据的传递。软件方面分别对基站和钥匙的主控制流程、通信协议、钥匙车内外定位和数据的加密解密算法等进行了详细的分析。钥匙定位采用接收信号强度(RSSI)技术实现,考虑不同钥匙的电器参数差异和使用环境的变化,设计中采用了误差补偿。在安全性能方面,对通信中的数据进行了加密处理,采用HITAG2加密算法和AES加密算法实现对通信中的数据进行加密处理,弥补了单个加密算法的不足,保证通信的安全性能。经测试,该系统基本符合设计要求,能够有效的接收和发送高低频数据,系统能够快速响应,理论上,钥匙能够使用3年以上。

关键词：无钥匙进入系统 HITAG2 AES-128 低频通信特高频通信

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基于小型化声波激励天线的调制解调方案设计

基于小型化声波激励天线的调制解调方案设计

作者：张佳浩西安电子科技大学

学位级别：硕士

当前的低频天线动辄需要横跨几百公里,体积极为庞大。这也导致天线的造价昂贵,功耗极高,严重限制了低频天线的大规模应用。针对这些问题,以替代传统低频天线为目标,美国国防高级研究计划局(DARPA)提出了一种“机械天线”(A Mechanically... 详细信息

当前的低频天线动辄需要横跨几百公里,体积极为庞大。这也导致天线的造价昂贵,功耗极高,严重限制了低频天线的大规模应用。针对这些问题,以替代传统低频天线为目标,美国国防高级研究计划局(DARPA)提出了一种“机械天线”(A Mechanically Based Antenna,AMEBA)的概念。机械天线的本质就是利用驻极体或永磁体等材料,然后控制材料本身进行周期性的机械运动,直接产生低频电磁波,实现信息发送。现有的机械天线方案可以划分为三大类,永磁体式,驻极体式和声波激励式。本文基于声波激励式机械天线,在弱信号检测,相位同步和帧同步,调制解调方案设计等方面展开研究,并完成了相关的仿真验证工作。本文研究了基于Duffing振子的弱信号检测问题。从Duffing振子的数学模型入手,对其运动学特性展开理论和仿真分析。结果表明Duffing混沌振子能够很好的应用于声波激励天线的弱信号检测工作。研究了相位差对系统状态的影响,并给出了几种混沌系统状态判别方法。针对声波激励天线规模有限的问题进行研究。有限的发射功率和近场磁场强度巨大的衰减都导致接收端信号比较弱,容易受到环境噪声的影响,接收信号淹没在环境噪声中。针对该问题,提出了一种基于Duffing振子的弱信号检测方法,并通过仿真验证了算法的可行性。最后,根据声波激励式机械天线的特点,研究了基于FSK调制的信号传输方法。提出了一种基于短时傅里叶变换和Duffing振子的相位同步方法,并进一步给出了基于Duffing振子的FSK解调算法。通过仿真测试和性能分析,验证了该算法的有效性。

关键词：机械天线低频通信声波激励 Duffing振子

基于低频磁发射技术井下电磁阀组控制系统的设计

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基于低频磁发射技术井下电磁阀组控制系统的设计

作者：方辉长江大学

学位级别：硕士

石油作为国家的经济命脉,对石油开发和利用的重要性不言而喻。到了二十一世纪初,全世界的油气田开发者都面临着一个相同的困境：随着油气田的大规模被开发,未被发现的油气藏大多都储量分散、层薄、埋藏深、孔渗条件复杂。中国多数油气... 详细信息

石油作为国家的经济命脉,对石油开发和利用的重要性不言而喻。到了二十一世纪初,全世界的油气田开发者都面临着一个相同的困境：随着油气田的大规模被开发,未被发现的油气藏大多都储量分散、层薄、埋藏深、孔渗条件复杂。中国多数油气藏具有多层系,多油组,分布井段长和纵,横向上非均匀质性强的特点。为了增加原油的产量,压裂改造地层是提高油田单井产量的有效开采手段,在国内和国际大部分国家的石油天然气压裂增产施工作业过程中,压裂技术是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施。但是在压裂施工中,存在一个如何准确分层的问题。过去油田一般用笼统压裂,通常只有一个油层开采,当要压裂多层时就需要进行多次施工,施工复杂,周期长,难度大,对油层的压裂针对性不强,不能充分发挥各层的生产能力,也不能很好的达到压裂的预期效果。随着钻井技术的进步和钻井成本的不断降低,在油气田开采过程中,分层压裂技术被广泛的应用。但对于井线长,分层多的油气田,准确的分层压裂改造也一直是难题。现使用的压裂工艺有投球分层压裂、不动管住分层压裂、桥塞分层压裂等,但都有一定的局限性。现在国内外许多科研院所和研究机构都在致力于开发新的压裂设备和工艺,提出分层压裂的可控性,即在分层压裂时,根据需要压裂指定的层段。传统的不动管柱分层压裂是通过投入钢球——升压打掉球座——封堵下油层——再投入较大的钢球——升压打断剪钉——封堵较上油层,通过憋压的办法,推动管柱中的机构运动实现分层导流。但这种方式由于受到投球及座封滑套精度的限制,一般分层压裂的层数不能大于十几层,而现代压裂过程中,特别是在水平井压裂过程中,超多层的压裂已变的越来越普遍,而传统的机械式方法显然对此已不能胜任。本文根据法拉第电磁感应原理,利用RFID技术,提出用电磁阀推动管柱中的机械部件。实现方式是在投球中安置一个发射装置,发射带有ID编码的125KHZ载波信号,在电磁阀端装有感应线圈,通过滤波、放大、解码、识别ID信号来控制不同层段的电磁阀从而达到分层导流的目的。通过这种方式不仅可以利用ID编码打开更多的阀门,而且能简化压裂工艺管柱,降低加工成本,减少施工的强度和复杂性,克服依靠投球直径分层的不足。本文首先分析了国内外压裂工艺的现状,通过对多功能分层压裂开关工作原理来说明现有的压裂工艺不仅施工繁琐,而且管柱部件多、机构复杂。结合压裂工艺提出了系统控制原理,进行了理论分析和计算,初步确定了几个重要的参数。根据初步的分析确定的几个参数,提出了系统结构框图及所采用的器件。根据结构框图,本文将系统研制分为硬件和软件两大部分。在硬件部分又细分为发射和接收两部分进行说明。在发射部分,介绍了投球的结构、码元格式和编码方式、调制方式、电源的功耗、驱动电路及具体的电路原理图。在接收部分,介绍了管柱的结构,环形感应线圈和铁氧体线圈电感的计算、MCP2030H和dsPIC30f4013器件的性能特点及工作模式,最后说明了本系统采用低功耗设计的方法。在软件部分,结合发射和接收要实现的不同功能,给出几个重要的子程序流程图,并结合流程图通过具体的程序进行了说明。论文最后介绍了整个系统的软、硬件调试内容和调试方法,对系统试验的结果进行了分析,总结了影响系统接收距离的因素及在试验中出现的问题,并提出了相应的改进措施。

关键词：分层压裂低频通信不动管柱电磁阀

基于永磁体机械天线的调制解调算法及接收机系统设计

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基于永磁体机械天线的调制解调算法及接收机系统设计

作者：李文奇河南师范大学

学位级别：硕士

传统的极低频无线通信系统的天线射频发送原理为通电导体内部的振荡电流经放大器耦合,从而产生射频信号进行辐射,天线的尺寸直接决定了辐射的效率,为了进行远距离信号的发送,天线的尺寸往往占地很大,因此极大限制了极低频无线通信系统... 详细信息

传统的极低频无线通信系统的天线射频发送原理为通电导体内部的振荡电流经放大器耦合,从而产生射频信号进行辐射,天线的尺寸直接决定了辐射的效率,为了进行远距离信号的发送,天线的尺寸往往占地很大,因此极大限制了极低频无线通信系统的发展。但极低频电磁波在水下和地下介质中的衰减系数较小,在对地通信和对潜通信方面的优势明显,因此低频天线的小型化已经成为相关研究人员的重点关注话题。本文提出一种永磁体式机械天线,通过旋转永磁体从而产生极低频电磁波,该种方式不需要阻抗匹配网络,仅需要通过改变永磁体的体积,即可增大辐射的效率,为低频天线的小型化提供了参考价值。本文对机械天线的基本原理进行了阐述,然后对电偶极子与磁偶极子辐射的磁场强度和电场强度进行理论推导,结合现有材料工艺,选定钕铁硼(Nd Fe B)永磁体作为机械天线的旋转材料,并采用正交放置的电流环模拟旋转磁偶极子在近场、远场磁场强度与辐射的瞬态方向进行仿真,得出旋转磁偶极子的辐射符合旋转辐射特性。机械天线由于其便携性,以及辐射的电磁波频率低,在对潜通信和对地通信领域的实用性更高。本文通过理论推导与实验测量,分析了机械天线在对潜通信和对地通信的可行性。通过理论推导可以得知,水下介质的电导率和电磁波频率决定了电磁波在水下的传播衰减与趋肤深度,极低频电磁波由于其频段低,在水下的衰减较小,趋肤深度基本满足对潜通信的距离要求;在对地通信的分析中,通过对地下常见物质的电导率、磁导率和介电常数的实验测量与理论计算,得知极低频电磁波在地下介质中的衰减系数较小,验证了机械天线对潜通信和对地通信的可行性。由于极低频信号频段低,能携带的数据量小,为提高信息的传输量,基于频移键控(FSK)和振幅键控(ASK)提出了一种3进制A-F混合调制(3AFK)的调制方法。该种调制方法有效提高了数码率,增加了信息的传输量。然后选用基带正交数字解调方法实现对机械天线调制信号的解调,并设计了解调算法。同时还设计了一种机械天线激励信号的接收机系统,采用软件无线电技术与硬件电路相结合的方式,完成对极低频信号的接收与解调。

关键词：极低频机械天线低频通信接收机调制解调算法

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时尚新品

世界博览 2021年第11期 14-15页

1怒喵AM HATSU无线分体式键盘AM HATSU人体工学键盘,外观极具未来感,使用航空级五轴CNC金属加工工艺。键盘采用分体无线设计,运行了低频通信协议,把分离的两个键盘与输入设备(笔记本电脑、台式机、平板电脑等)进行实时通讯,提供强大的... 详细信息

1怒喵AM HATSU无线分体式键盘AM HATSU人体工学键盘,外观极具未来感,使用航空级五轴CNC金属加工工艺。键盘采用分体无线设计,运行了低频通信协议,把分离的两个键盘与输入设备(笔记本电脑、台式机、平板电脑等)进行实时通讯,提供强大的抗干扰能力,从而使两个键盘之间实现超低延迟。AM HATSU非常规的4×6键盘配列及内高外低的立体曲面形状,都体现了它的先锋设计,同时可减缓手腕及肩部的负担,市场价格也较高。

关键词：笔记本电脑输入设备平板电脑曲面形状实时通讯分体式低频通信工学键盘

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基于RSSI的汽车免钥匙系统定位技术研究

安庆师范大学学报（自然科学版） 2021年第2期27卷 59-63页

作者：程和生程和侠合肥师范学院计算机学院安徽合肥230601 安庆师范大学计算机与信息学院安徽安庆246133

定位电子钥匙是否在汽车内是免钥匙门禁安全系统的核心。在汽车封闭狭小的空间内,传统定位系统复杂、成本费用高且易受到干扰,精确度不足。针对这些问题,采用RSSI(Received Signal Strength Indication)定位技术,通过定位区域代替定位... 详细信息

定位电子钥匙是否在汽车内是免钥匙门禁安全系统的核心。在汽车封闭狭小的空间内,传统定位系统复杂、成本费用高且易受到干扰,精确度不足。针对这些问题,采用RSSI(Received Signal Strength Indication)定位技术,通过定位区域代替定位具体坐标,兼顾车门及窗户对信号阻隔作用,定量设计出125 kHz低频空心线圈辐射天线,调节合适的信号辐射分布。实验获取车内外临界处信号强弱阈值,实现电子钥匙精确定位。实验表明,此定位方法可以准确定位电子钥匙所在区域,满足实际需求。

关键词：免钥匙进入系统区域定位 RSSI 低频通信

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车载PEPS系统电磁兼容性分析

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