新能源汽車毫無(wú)懸念地成為了2023年的熱點(diǎn)詞之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年第一季度新能源汽車的市場(chǎng)滲透率已經(jīng)超過(guò)30%;出口貿(mào)易領(lǐng)域,更是在全球獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷!

圖表源自中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)-統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
同時(shí),更具科技感智能座艙,倍受年輕人的追捧;手機(jī)控制的門鎖,也標(biāo)志著新一代的鎖止系統(tǒng)(車鑰匙)閃亮登場(chǎng)。
對(duì)于傳統(tǒng)燃油車車主來(lái)說(shuō),車鑰匙就是那個(gè)和薄荷糖盒大小差不多,其貌不揚(yáng)的家伙;而對(duì)于新能源車車主來(lái)說(shuō),它還可以是手機(jī)+App,以及背后那些各種無(wú)線技術(shù)和協(xié)議的有機(jī)組合。

先做個(gè)
小型調(diào)研

● 傳統(tǒng)的遙控鑰匙(RKE: Remote Keyless Entry;PKE:Passive Keyless Entry)
RKE是今天大多數(shù)有車族使用的主動(dòng)式遙控鑰匙技術(shù),平均每輛機(jī)動(dòng)車標(biāo)配2把,這也是目前眾多新能源汽車的標(biāo)配。這種系統(tǒng)由鑰匙發(fā)射模塊和車內(nèi)接收模塊組成,當(dāng)你按下車鑰匙的開鎖鍵后,鑰匙內(nèi)的無(wú)線發(fā)射器向車內(nèi)的接收器發(fā)送一串數(shù)字信號(hào),信號(hào)在接收端經(jīng)過(guò)解調(diào)解碼后,通過(guò)控制單元控制響應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),打開或關(guān)閉車門。

RKE/PKE工作在ISM頻段,通常在315 MHz或433 MHz 頻段,車輛密鑰信息采用FSK(常見2-FSK)或GFSK調(diào)制加載到載波上進(jìn)行傳送。這是一種成熟的技術(shù),然而成熟不代表簡(jiǎn)單,適量的射頻測(cè)試仍然是保證遙控鑰匙質(zhì)量的必經(jīng)過(guò)程,以確保遙控車鑰匙的品質(zhì):
?
是否工作在正確的頻點(diǎn),且在可控誤差范圍之內(nèi)
?
是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的發(fā)射功率
?
是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的FSK調(diào)制頻偏

在頻譜模式下,利用trace
最大保持和marker讀取FSK調(diào)制頻偏
這是我們?cè)?a target="_blank">是德科技N9321C/N9322C 基礎(chǔ)型頻譜分析儀上觀測(cè)到的頻譜特性。這類頻譜儀有一個(gè)秘密武器:專門針對(duì)這類低速率無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的一鍵式綜合測(cè)量解決方案,可以將這類遙控鑰匙的測(cè)試做得多、快、好、省。


在N9321C頻譜分析儀的
DMA解調(diào)模式下,得到全部的數(shù)據(jù)
●第三代數(shù)字鑰匙
伴隨著新能源汽車的快速發(fā)展和對(duì)科技感的不懈需求,數(shù)字鑰匙這個(gè)概念已由第一代的NFC、第二代的藍(lán)牙,到了2021年CCC(Car Connectivity Consortium)全球車聯(lián)聯(lián)盟發(fā)布了汽車數(shù)字密鑰3.0規(guī)范,明確了第三代數(shù)字鑰匙是基于UWB/Bluetooth,以及NFC技術(shù)的互聯(lián)方案。

從使用者層面看,數(shù)字鑰匙是一項(xiàng)創(chuàng)新的品類,它把實(shí)體鑰匙轉(zhuǎn)化成了以手機(jī)以及應(yīng)用程序?yàn)榇淼奶摂M鑰匙;從技術(shù)層面看,它則是一系列技術(shù)和協(xié)議的有機(jī)整合。其工作流程大致如下:
1.
80米范圍內(nèi)可以先用車內(nèi)藍(lán)牙模塊掃描手機(jī),進(jìn)行藍(lán)牙連接和身份認(rèn)證、藍(lán)牙粗略測(cè)距,同時(shí)喚醒UWB功能。
2.
10-20米范圍 UWB 啟動(dòng)定位和測(cè)距功能。
3.
在3-10米的范圍內(nèi)設(shè)置為迎賓區(qū),可觸發(fā)車輛進(jìn)行迎賓功能的車燈打開或者喇叭提示方便車主找車;走到距車 6 米的距離時(shí),車內(nèi)照明自動(dòng)開啟。
4.
當(dāng)走到 1-3 米的范圍內(nèi)可以設(shè)置為解鎖區(qū),可自動(dòng)解鎖車門,自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅高度,后視鏡折疊自動(dòng)開啟。
5.
當(dāng)車主進(jìn)入到車內(nèi),車內(nèi)UWB錨點(diǎn)掃描到手機(jī)UWB信號(hào)時(shí),按下啟動(dòng)鍵可以實(shí)現(xiàn)車輛的啟動(dòng)(掃描不到則無(wú)法啟動(dòng))。
通過(guò)對(duì)CCC定義的第三代數(shù)字鑰匙的解讀,我們可以大致歸納出以下幾個(gè)使用場(chǎng)景:
?
大量用戶大概率上會(huì)使用到手機(jī)藍(lán)牙,或藍(lán)牙+UWB這種組合方式解鎖車門
?
當(dāng)手機(jī)電量不足時(shí),手機(jī)上的NFC標(biāo)簽會(huì)成為補(bǔ)救解鎖方式
?
手機(jī)App-云端解鎖和傳統(tǒng)的RKE遙控鑰匙成為備用解鎖方式

●UWB(ultra-wide band)
近年UWB以越來(lái)越頻繁的節(jié)奏出現(xiàn)在汽車電子和消費(fèi)類電子領(lǐng)域內(nèi)。這是一種超低功耗、短距離無(wú)線技術(shù),可用于傳輸數(shù)據(jù)并捕獲準(zhǔn)確的位置和方向信息。它可以在10米半徑范圍內(nèi)為無(wú)線個(gè)人區(qū)域通信提供高達(dá)1Gbit/s的數(shù)據(jù)速率,并在短距離(10-15米)內(nèi)提供發(fā)射器和接收器之間的厘米級(jí)位置信息,其定位和測(cè)向能力比藍(lán)牙和Wi-Fi準(zhǔn)確得多。在第三代數(shù)字鑰匙的定義里,UWB和藍(lán)牙技術(shù)的配合,為我們提供流暢舒適的無(wú)感門禁體驗(yàn)。
●工作頻率和帶寬
UWB技術(shù)主要在 3.1 至 10.6 GHz 的寬頻率范圍內(nèi)運(yùn)行,信道帶寬超過(guò) 500 MHz。它使用基于脈沖模式的無(wú)線電技術(shù),發(fā)送寬度為幾納秒的短脈沖。由于該技術(shù)可用的頻譜很廣,因此可以非常快速地發(fā)送脈沖數(shù)據(jù)。寬帶寬還允許它具有低功率譜密度,從而最大限度地減少對(duì)在同一頻段運(yùn)行的其他技術(shù)的干擾。我國(guó)工信部無(wú)線電管理局在今年2月發(fā)布的UWB新規(guī)征求意見稿中提出將UWB涉及的全頻段內(nèi)的頻譜密度限制在 -41dBm/MHz之內(nèi),在與5G或WiFi6重疊的頻段將帶外發(fā)射功率限值限制在-51 dBm/MHz之內(nèi)。
UWB信道# |
中心頻點(diǎn)(MHz) |
帶寬 |
地區(qū)或國(guó)家 |
0 |
499.2 |
499.2 |
美國(guó) |
1 |
3494.4 |
499.2 |
美國(guó),歐洲 |
2 |
3993.6 |
499.2 |
美國(guó),歐洲,中國(guó),日本,韓國(guó) |
3 |
4992.8 |
499.2 |
美國(guó),歐洲,日本,韓國(guó) |
4 |
3993.6 |
1331.2 |
美國(guó),歐洲 |
5 |
6489.6 |
499.2 |
美國(guó),歐洲,中國(guó) |
6 |
6988.8 |
499.2 |
美國(guó),歐洲,中國(guó) |
7 |
6489.6 |
1081.6 |
美國(guó) |
8 |
7448 |
499.2 |
美國(guó),歐洲,中國(guó),韓國(guó) |
9 |
7987.2 |
499.2 |
美國(guó),歐洲,中國(guó),日本,韓國(guó) |
10 |
8486.4 |
499.2 |
美國(guó),歐洲,中國(guó),日本,韓國(guó) |
11 |
7987.2 |
1331.2 |
美國(guó),日本,韓國(guó) |
12 |
8985.6 |
499.2 |
美國(guó),日本,韓國(guó) |
13 |
9494.8 |
499.2 |
美國(guó),日本,韓國(guó) |
14 |
9984 |
499.2 |
美國(guó),日本,韓國(guó) |
15 |
9484.8 |
1354.97 |
美國(guó),日本,韓國(guó) |
從工信部發(fā)布的UWB新規(guī)征詢意見稿中,我們還可以看到,相對(duì)于早期于2008年發(fā)布的版本,2023版對(duì)UWB設(shè)備提出了更嚴(yán)格的要求。例如,增加了帶外發(fā)射功率限制的要求,細(xì)化了雜散測(cè)試的限值要求等。

是德科技為你提供多種信號(hào)分析方案,應(yīng)對(duì)不同場(chǎng)景下的信號(hào)分析需求,例如:
?
信道功率
?
占用帶寬
?
平均功率譜密度
?
最大峰值功率
?
發(fā)射雜散


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原文標(biāo)題:智能化汽車的守門神,數(shù)字車鑰的無(wú)線技術(shù)
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