一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙制造技术

本发明专利技术提供了一种基于NB‑IoT网络的汽车钥匙，主要包括壳体、电池模块、微控制单元和显示屏，所述汽车钥匙包括有NB‑IoT模块，NB‑IoT模块通过射频频谱强度指纹图定位从而获取自身位置信息；所述壳体上还设有一远程召车按键，持续按下该按键时，汽车钥匙则持续通过NB‑IoT模块向汽车发送自身位置信息。本发明专利技术的汽车钥匙能够获取自身位置信息，实现远距离加密通信。

A Car Key Based on NB-IoT Network

The invention provides an automobile key based on NB_IoT network, which mainly includes a shell, a battery module, a micro-control unit and a display screen. The automobile key includes a NB_IoT module, and the NB_IoT module obtains its position information by positioning the radio frequency spectrum intensity fingerprint map. A remote call button is also provided on the shell, and the automobile key rule is provided when the button is pressed continuously. Continuously send their location information to the car through NB_IoT module. The automobile key of the invention can acquire its position information and realize long-distance encrypted communication.

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙
本专利技术涉及一种汽车钥匙，具体是一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙。
技术介绍
汽车钥匙已是现阶段汽车启动的必要条件，大多数通过汽车钥匙发出微弱电波，由汽车天线接收该电波信号，经电子控制单元识别信号代码；或采用ZigBee或者蓝牙等无线射频技术打开和锁车门。但这些技术的有效距离短，无法远距离启动车辆，导致冬夏季，车主无法预先通过启动车辆进而打开空调系统，或进行发动机预热。当前，随着先进辅助驾驶系统和自动驾驶技术的快速发展，原有的短距离通讯车钥匙已经不能满足人们的需求。用户迫切的希望在需要车辆进行出行时，车辆可以自动驾驶至指定地点。因此，具备远距离通讯的车钥匙成为了研究热点。这里的“远”距离，仅仅区别于当前主流的通信距离10m左右的蓝牙车钥匙，可以到达数百米甚至数公里。现有钥匙想要实现远程召车功能，首先需解决以下三个问题：1.现有汽车钥匙控制有效距离较近，无法远程操控；2.汽车钥匙在与车载接收器和控制器通讯时遇到信号干扰、数据丢失、恶意渗透等；3.当用户希望在远距离(3-5km)处召唤汽车自动驾驶至所需地点时，车钥匙不具备提供自身定位信息的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够远距离通信能够提供自身位置信息的基于NB-IoT网络的汽车钥匙。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙，主要包括壳体、电池模块、微控制单元和显示屏，其特征在于，所述汽车钥匙包括有NB-IoT模块，NB-IoT模块通过射频频谱强度指纹图定位从而获取自身位置信息；所述壳体上还设有一远程召车按键，持续按下该按键时，汽车钥匙则持续通过NB-IoT模块向汽车发送自身位置信息。优选的，所述汽车钥匙获取自身位置信息步骤如下：(1)基站根据具有GPS功能的节点建立射频频谱强度指纹图，依据覆盖区内具有GPS功能的节点的接收信号强度表征信息(ReceivedSignalStrengthIndicator,RSSI)，基站将整区域划分为若干个子区域，每个子区域包括一簇具有GPS功能的节点及其对应的RSSI特性，然后根据收集的汽车钥匙的RSSI信息，将其分类为某个最为相似的子区域；(2)利用普通节点与具有GPS功能的节点之间进行点对点通讯的原理，通过估计子区域内普通节点和具有GPS功能的节点之间的距离，精确估计子区域内汽车钥匙与普通节点之间的距离，采用回归过程算法来作为RSSI功能进行距离估计的一个方法，以此降低建立整个射频频谱强度指纹图的代价。优选的，所述步骤(2)中子区域中至少具备三个具有GPS功能的NB-IoT节点。优选的，所述步骤(2)中的回归过程，用来做离散数据插值，进而生成一个连续的函数输出，从而得到给定任意RSSI值的距离估计解；给定相距每一个具有GPS功能的节点L个不同距离所对应的RSSI采样值，回归过程的数学建模如下所示：公式(1)的dl是相距基站第l个位置相应的距离。为了方便对频谱强度表达式插值，这里选择使用多项式回归，ψ(RSSIl)多项式回归的表达式为：公式(2)的aj，j＝0，1，2，…，n，是相应多项式系数，一旦得出ψ(RSSIl)，获得一个新的频谱强度测量值RSSIm，就可得知其相应的距离为：优选的，所述节点为网络总支持NB-IoT协议的接入设备，包括汽车钥匙和汽车。优选的，所述节点间明文指令采用AES256加密算法进行加密。本专利技术的有益效果：1.本专利技术采用NB-IoT模块，通信距离可以达到3-5km，具有功耗低，网络容量大，服务质量高，安全性强等特点，并能适应网络应用的多样性。2.本专利技术采用NB-IoT模块通过射频指纹网络定位获得自身位置信息，后续进行更高精度的回归优化，从而准确得到汽车钥匙的位置信息，可用于实现远程召车功能。3.本专利技术在汽车钥匙端对通讯数据采用AES256加密算法进行加密，有效的保护了汽车钥匙和汽车之间通信数据的安全性和完整性。附图说明图1为本专利技术一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙系统硬件连接原理图；图2为本专利技术一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙壳体模型图；图3为本专利技术一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙提供自身定位信息原理图。具体实施方式本专利技术提供一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示的一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙系统硬件连接原理图，系统硬件包括电源处理模块、MCU最小系统、TFT-LCD显示屏、NB-IoT模块和按键。MCU最小系统，包括MCU芯片、RAM芯片及EEPROM芯片；所述NB-IoT模块通过MOS管和GPIO口和MCU进行连接，在所述GPIO口可以设置为断开状态后，NB-IoT模块进入休眠状态，最大程度的降低功耗。汽车钥匙的MCU最小系统上，运行了AES256加密算法。所述AES256加密算法，具体指采用256位长度密钥的对称加密算法(AdvancedEncryptionStandard,AES)，在密码学里面，其又称为Rijndael加密算法。AES256加密算法通过密钥扩展方法将用户指定的密钥扩展成为一个线性数组，然后通过S盒变换、行变换、列变换以及与扩展密钥进行异或的操作完成数据加密。类似的，在与车钥匙配对的车体上同样具备MCU计算单元，通过逆行变换、逆S盒变换和逆列变换的操作完成数据解密，得到车钥匙发来的明文控制指令。所述NB-IoT模块，通过MOS管、GPIO和MCU进行相连，当需要通过NB-IoT模块发送密文数据时，MCU通过GPIO激活NB-IoT模块，并进行广播发送至车体。电源管理模块，具备USBtype-c接口，并具备电源管理芯片，实现对电池的充电功能。TFT-LCD显示屏用来展示当前车门状态、电量状态或油量状态、当前时间等信息。如图2所示一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙壳体模型图，所述汽车钥匙壳体设有一召车按键“CALL”，持续按压该按键，则向MCU发送定位指令。如图3所示一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙提供自身定位信息原理图，本系统所涉及的基本要素如下：基站：负责大量长距离IoT设备的接入调度处理，通常一个大的IoT网络通过几个基站即能覆盖整个城市，基站通过连接数据处理中心完成各类信息的处理，比如本专利技术中钥匙的定位。节点：网络支持NB-IoT协议的接入设备，如本专利技术中的钥匙和汽车都是节点。GPS节点：除了满足节点的基本要求外，额外配置了GPS接受器确定自身定位信息并能向其他节点发送位置信息。NB-IoT协议支持远距离的传输，且协议本身支持的信号带宽只有180kHz,可以基于RSSI或到达时间来完成定位功能。但为了提高定位精度，本专利技术采用如下方案来完成车钥匙的定位：基站根据具有GPS功能的节点建立射频指纹网络，即基站依据覆盖区内的GPS接收的RSSI信息将整区域划分为若干个子区域，每个子区域包括一簇GPS节点极其对应的RSSI特性，然后根据收集的车钥匙的RSSI信息，将其分类为某个最为相似的子区域。以，表示子区别标号，n表示基站的标号，时刻t子区域内的一个GPS节点从基站测量的RSS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IoT网络的汽车钥匙，主要包括壳体、电池模块、微控制单元和显示屏，其特征在于，所述汽车钥匙包括有NB‑IoT模块，NB‑IoT模块通过射频频谱强度指纹图定位从而获取自身位置信息；所述壳体上还设有一远程召车按键，持续按下该按键时，汽车钥匙则持续通过NB‑IoT模块向汽车发送自身位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙，主要包括壳体、电池模块、微控制单元和显示屏，其特征在于，所述汽车钥匙包括有NB-IoT模块，NB-IoT模块通过射频频谱强度指纹图定位从而获取自身位置信息；所述壳体上还设有一远程召车按键，持续按下该按键时，汽车钥匙则持续通过NB-IoT模块向汽车发送自身位置信息。2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT网络的汽车钥匙，其特征在于，所述汽车钥匙获取自身位置信息步骤如下：(1)基站根据具有GPS功能的节点建立射频频谱强度指纹图，依据覆盖区内具有GPS功能的节点接收信号强度表征信息，即RSSI信息，基站将整区域划分为若干个子区域，每个子区域包括一簇具有GPS功能的节点及其对应的RSSI特性，然后根据收集的汽车钥匙的RSSI信息，将其分类为某个最为相似的子区域；(2)利用普通节点与具有GPS功能的节点之间进行点对点通讯的原理，通过估计子区域内普通节点和具有GPS功能的节点之间的距离，精确估计子区域内汽车钥匙与普通节点之间的距离，采用回归过程算法来作为RSSI功能进行距离估计的一个方法，以此降低建立整个射频频谱强度指纹图的代价。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏杰，金晓峰，张磊，盛亮倩，姜赟程，沈继伟，刘兆勇，
申请(专利权)人：格陆博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32