一种基于UWB技术的汽车门把手模块及实现方法技术

本发明专利技术提供了一种基于UWB技术的汽车门把手模块及实现方法，所述实现方法包括：步骤1、门把手模块接收到解锁车门触发信号时，基于UWB技术对门把手模块及UWB智能设备进行ToF测距，并计算出T

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB技术的汽车门把手模块及实现方法
本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种基于UWB技术的汽车门把手模块及实现方法。
技术介绍
目前无钥匙进入和启动系统成为汽车的标配。配备无钥匙启动系统的车辆一般需安装若干个带传感器的门把手模块，这类门把手模块主要是作为触发源对车钥匙进行精确定位。目前市场上主流的门把手模块是125kHz低频门把手，通过低频电磁场强度进行定位。该方案进入车内主要步骤如下(如图1所示)：步骤101，触发门把手模块，无钥匙系统的控制器检测到触发门把手模块发出的低频信号。步骤102，无钥匙系统的控制器判断低频触发是否有效且车辆状态条件是否满足，是则执行步骤103，否则结束。步骤103，如果触发有效且车辆状态条件满足，则低频驱动芯片驱动125kHz低频天线发送数据和载波。步骤104，钥匙通过接收到的数据进行合法性认证，并通过测量载波的电磁场强度进行定位功能，如果认证合法处于有效区域，则执行步骤105，否则结束。步骤105：钥匙通过434MHz射频信号发送解锁指令到无钥匙系统启动控制器。步骤106，无钥匙系统的控制器接收钥匙发送的射频信号进行验证，如果验证通过则执行步骤107，否则结束。步骤107，验证通过后，发送解锁车门CAN(ControllerAreaNetwork，简称CAN，ISO国际标准化的串行通信协议)报文到CAN总线上，车身控制器模块(BCM)控制器收到解锁车门CAN指令后，执行车门解锁功能。现有技术是利用智能钥匙测量125kHz低频门把手模块发出的信号强度进行定位。通过中继设备，可以将125kHz信号放大，继而将本来处于离车很远位置的智能钥匙识别为在车辆附近，智能钥匙响应解锁车门信号，发送解锁信号。无钥匙系统的控制器收到解锁信号(或中继)后则车门信号通过CAN消息发送到BCM控制器，BCM控制器执行解锁车门功能。窃贼进入车辆后，继续中继，启动车辆。因此，通过测量信号强度的定位技术存在严重的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于UWB技术的汽车门把手模块及方法，应用于汽车车门解锁，利用UWB技术的门把手可精确定位和防中继攻击，解决了现有技术的125kHz低频门把手容易被中继攻击问题。本专利技术第一方面提供了一种基于UWB技术的汽车门把手模块的实现方法，其应用于汽车车门解锁系统，所述汽车车门解锁系统包括门把手模块、无钥匙系统、钥匙及车身控制器模块，所述无钥匙系统将检测到所述门把手模块的解锁车门触发信号发送至所述钥匙进行认证，所述钥匙认证通过后发送解锁指令至所述无钥匙系统，所述无钥匙系统验证通过后发送解锁车门CAN指令至所述车身控制器模块以执行车门解锁功能，包括：步骤1、所述门把手模块接收到解锁车门触发信号时，基于UWB技术对所述门把手模块及UWB智能设备进行ToF测距，并计算出TTOF，所述UWB智能设备包括智能钥匙及带UWB模块的智能手机；步骤2、基于UWB技术对所述门把手模块及所述UWB智能设备进行AoA到达角测量；步骤3、将所述步骤1的TTOF和步骤2的AoA数据进行计算，得到所述UWB智能设备的三维坐标；步骤4、根据预设整车标定车内外范围，判断所述UWB智能设备是否在合法区域，如果在合法区域则执行车门解锁功能。可选地，所述步骤1包括：触发所述门把手模块发送第一脉冲信号，并记录发送完成时间为T1；所述UWB智能设备收到所述第一脉冲信号后，记录接收完成时间为T2；所述UWB智能设备发送响应，记录发送完成时间为T3；所述门把手模块接收到所述响应数据后，记录接收完成时间为T4；所述门把手模块发送第二脉冲信号，记录发送完成时间为T5；所述UWB智能设备接收所述第二脉冲信号，记录接收完成时间为T6；将上述步骤表示为：Tround1＝T4-T1；Treply1＝T3-T2；Treply2＝T5-T4；Tround2＝T6-T3；可选地，所述步骤2包括：设UWB天线阵列的第一组天线(A1，A2)的间距为d，第二组天线(B1，B2)的间距为d，所述第一组天线与所述第二组天线互相垂直；以所述第一组天线与所述第二组天线的中心为坐标原点建立笛卡尔坐标系；设所述UWB智能设备所处的位置为M(x，y，z)，当M点到A1或A2的距离大于d时：M点与A1和A2的夹角为M点到A1A2中间点的夹角，记为θ；M点与B1和B2的夹角为M点到B1B2中间点的夹角，记为α；M点在xoy平面的投影M’和B1B2中间点的夹角为ψ；在测量步骤1的脉冲信号的同时，记录每个信号的到达时间和相位，即M点到A1和A2的相位差记M点到B1和B2的相位差记根据AoA算法，则有其中，λ为UWB的波长。可选地，所述步骤3中，对步骤1的TTOF进行计算的步骤包括：根据TTOF的公式推导计算，得到脉冲信号在所述UWB智能设备与所述门把手模块之间的飞行时间TTOF；确定所述UWB智能设备与所述门把手模块之间的距离D，即D＝c·TTOF；其中，c为光速。可选地，所述步骤3包括：根据上述相位差计算出来的相位角，计算所述UWB智能设备的三维坐标：M点在x轴的投影x＝D·cosα；M点在z轴的投影z＝D·cosθ；M点和A1点的距离为|MA1|＝|M′O|＝D·sinθ；则M点在y轴的投影为由以上公式，得到M点的三维坐标为：其中，D为UWB智能设备与门把手模块之间的距离。可选地，所述实现方法还包括：将测量的每个时间点(T1～T6)，标记为唯一的时间戳；当中继受攻击时，所述时间戳会变大，测得的TTOF会变大，则计算出所述UWB智能设备与所述门把手模块之间的距离D会变远以实现防中继攻击。可选地，所述合法区域是由整车标定得到，并存储在所述UWB智能设备或所述门把手模块的微控制器。可选地，UWB的频段为3.1～10.6GHz。本专利技术第二方面提供了一种基于UWB技术的汽车门把手模块，其应用于汽车车门解锁系统，所述汽车车门解锁系统包括门把手模块、无钥匙系统、钥匙及车身控制器模块，所述无钥匙系统将检测到所述门把手的解锁车门触发信号发送至所述钥匙进行认证，所述钥匙认证通过后发送解锁指令至所述无钥匙系统，所述无钥匙系统验证通过后发送解锁车门CAN指令至所述车身控制器模块以执行车门解锁功能，所述门把手模块包括：SBC单元，其用于供电和通讯；UWB单元，其与所述SBC单元连接，用于执行步骤1、步骤2，进行飞行时间和相位测量；射频开关单元，其与所述UWB单元连接，用于切换UWB天线阵列；微控制器，其分别与所述SBC单元和所述UWB单元连接，用于执行步骤3、步骤4，处理UWB信号并根据所述U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UWB技术的汽车门把手模块的实现方法，其应用于汽车车门解锁系统，所述汽车车门解锁系统包括门把手模块、无钥匙系统、钥匙及车身控制器模块，所述无钥匙系统将检测到所述门把手模块的解锁车门触发信号发送至所述钥匙进行认证，所述钥匙认证通过后发送解锁指令至所述无钥匙系统，所述无钥匙系统验证通过后发送解锁车门CAN指令至所述车身控制器模块以执行车门解锁功能，其特征在于，包括：/n步骤1、所述门把手模块接收到解锁车门触发信号时，基于UWB技术对所述门把手模块及UWB智能设备进行ToF测距，并计算出T

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB技术的汽车门把手模块的实现方法，其应用于汽车车门解锁系统，所述汽车车门解锁系统包括门把手模块、无钥匙系统、钥匙及车身控制器模块，所述无钥匙系统将检测到所述门把手模块的解锁车门触发信号发送至所述钥匙进行认证，所述钥匙认证通过后发送解锁指令至所述无钥匙系统，所述无钥匙系统验证通过后发送解锁车门CAN指令至所述车身控制器模块以执行车门解锁功能，其特征在于，包括：
步骤1、所述门把手模块接收到解锁车门触发信号时，基于UWB技术对所述门把手模块及UWB智能设备进行ToF测距，并计算出TTOF，所述UWB智能设备包括智能钥匙及带UWB模块的智能手机；
步骤2、基于UWB技术对所述门把手模块及所述UWB智能设备进行AoA到达角测量；
步骤3、将所述步骤1的TTOF和步骤2的AoA数据进行计算，得到所述UWB智能设备的三维坐标；
步骤4、根据预设整车标定车内外范围，判断所述UWB智能设备是否在合法区域，如果在合法区域则执行车门解锁功能。


2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤1包括：
触发所述门把手模块发送第一脉冲信号，并记录发送完成时间为T1；
所述UWB智能设备收到所述第一脉冲信号后，记录接收完成时间为T2；
所述UWB智能设备发送响应，记录发送完成时间为T3；
所述门把手模块接收到所述响应数据后，记录接收完成时间为T4；
所述门把手模块发送第二脉冲信号，记录发送完成时间为T5；
所述UWB智能设备接收所述第二脉冲信号，记录接收完成时间为T6；
将上述步骤表示为：
Tround1＝T4-T1；
Treply1＝T3-T2；
Treply2＝T5-T4；
Tround2＝T6-T3；





3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述步骤2包括：
设UWB天线阵列的第一组天线(A1，A2)的间距为d，第二组天线(B1，B2)的间距为d，所述第一组天线与所述第二组天线互相垂直；
以所述第一组天线与所述第二组天线的中心为坐标原点建立笛卡尔坐标系；
设所述UWB智能设备所处的位置为M(x，y，z)，当M点到A1或A2的距离大于d时：
M点与A1和A2的夹角为M点到A1A2中间点的夹角，记为θ；M点与B1和B2的夹角为M点到B1B2中间点的夹角，记为α；M点在xoy平面的投影M’和B1B2中间点的夹角为ψ；
在测量步骤1的脉冲信号的同时，记录每个信号的到达时间和相位，即M点到A1和A2的相位差记M点到B1和B2的相位差记
根据AoA算法，则有





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【专利技术属性】
技术研发人员：王业生，杨伟强，李志浩，曹卫娟，
申请(专利权)人：上海纳恩汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31