一种基于识别器的脚踢控制系统的制作方法

1.本发明涉及汽车电子控制技术领域，尤其涉及一种基于识别器的脚踢控制系统。


背景技术：

2.随着小型汽车和私家车的广泛使用，当用户因购物或者其他情况双手被占用，是不方便通过手来打开或关闭汽车尾门的，为解决不通过按键来打开汽车尾门，提高用户体验，现有的解决方法是增加脚踢系统，通过脚在汽车后保险杠下方做踢腿动作，脚踢系统产生模拟按键信号来打开汽车尾门。
3.然而，现有的脚踢系统存在误动作的问题，响应越灵敏，误动作的几率越高，且在车辆解锁时，脚踢信号的无动作也会造成尾门打开，如路人(非车主)有意或无意用脚踢到汽车就可能造成尾门打开，因此现有的脚踢系统存在容易误操作的情况发生。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种基于识别器的脚踢控制系统，能够减少甚至避免误操作情况发生，提供用户体验。
5.本发明提供一种基于识别器的脚踢控制系统，包括：脚踢系统和识别器系统，所述脚踢系统包括感应天线、电容传感器以及脚踢控制器，识别器系统包括识别器基站以及识别器钥匙，其中：
6.所述感应天线用于感应汽车环境变化情况；
7.所述电容传感器用于将所述汽车环境变化情况反馈给所述脚踢控制器；
8.所述脚踢控制器用于根据所述汽车环境变化情况确定是否存在脚踢动作，当存在脚踢动作时，发送脚踢信号给所述识别器系统；
9.所述识别器基站用于接收所述脚踢信号后，与所述识别器钥匙进行匹配验证，验证通过后发出脚踢信号；
10.所述识别器钥匙用于与所述识别器基站进行匹配验证。
11.优选的，汽车环境变化情况包括汽车环境的基准场强值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数。
12.优选的，所述脚踢控制器包括环境标定单元以及脚踢动作计算单元，其中：
13.所述环境标定单元用于获取汽车环境的基准场强值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数，并基于汽车环境的基准场景值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数进行汽车环境标定；
14.所述脚踢动作计算单元用于确定所述感应天线的感应状态与感应时间阶段，并基于所述感应天线的感应状态与感应时间阶段确定是否存在脚踢动作。
15.优选的，所述环境标定单元中，基于汽车环境的基准场强值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数进行汽车环境标定，具体包括，利用环境标定计算公式进行汽车环境标定，其中，环境标定计算公式为：
16.l
i
＝l
i
‑1+d
i
‑1/k；
17.d
i
＝d
i
‑1+c
‑
l
i
‑
(l
i
‑
l
i
‑1)
·
k；
18.其中，l为基准场强值，l
i
为当前基准场强值，l
i
‑1为上一次的基准场强值，d为场强累积变化值，d
i
为当前计算的场强累积变化值，d
i
‑1为上一次计算的场强累积变化值，c为当前读取的实际场强值，k为转换系数。
19.优选的，在脚踢动作计算单元中，所述感应天线的感应状态为已感应状态和未感应状态，所述确定所述感应天线的感应状态，具体包括：设定进入阈值与退出阈值，并基于所述进入阈值与退出阈值确定所述感应天线的感应状态，其中，
20.当感应天线的当前感应场强值小于或等于所述进入阈值，所述感应天线处于未感应状态；当感应天线的当前感应场强值大于所述进入阈值，所述感应天线进入已感应状态；当感应天线处于已感应状态时，若感应天线的当前感应场强值小于所述退出阈值时，所述感应天线进入未感应状态。
21.优选的，在所述脚踢动作计算单元中，所述感应天线为两根，所述感应时间阶段分为无动作阶段、接近阶段、保持阶段以及离开阶段，其中：
22.两根感应天线都处于未感应状态，进入无动作阶段；
23.在无动作阶段中，任意一个感应天线处于已感应状态，则进入接近阶段；
24.在接近阶段中，两根感应天线都处于未感应状态，进入无动作阶段，两根感应天线都处于已感应状态，进入保持阶段；
25.在保持阶段中，任意一个感应天线处于未感应状态，则进入离开阶段，并记录保持时间；
26.在离开阶段中，两根感应天线都处于已感应状态，则重新进入保持阶段。
27.优选的，在所述脚踢动作计算单元中，基于所述感应天线的感应状态与感应时间阶段确定是否存在脚踢动作，具体包括：
28.确定两根感应天线在进入保持阶段时的时间差值，将所述时间差值定义为进入时间；确定两根感应天线在退出保持阶段时的时间差值，将所述时间差值定义为退出时间；确定两根感应天线在保持阶段时的持续时间，分别定义为第一保持时间和第二保持时间；
29.当所述进入时间或者退出时间大于设定阈值，产生脚踢信号；
30.当第一保持时间和第二保持时间的时间差值大于设定阈值，产生脚踢信号。
31.优选的，所述识别器基站与所述识别器钥匙进行匹配验证，具体包括：
32.当识别器基站接收到脚踢信号时，唤醒识别器基站控制器，发送低频信号给所述识别器钥匙；
33.如果识别器钥匙在感应范围内，则接收所述低频信号，唤醒识别器钥匙内部的控制器，对低频信号进行验证，验证通过后，发送高频信号以及低频强度反馈给所述识别器基站；
34.识别器基站在预设时间接收到所述高频信号，并对高频信号进行验证，同时根据所述识别器钥匙反馈的低频强度确定识别器钥匙与识别器基站的距离，当识别器钥匙与识别器基站的距离小于设定距离时，验证成功。
35.优选的，所述识别器基站包括识别器基站电路，所述识别器基站电路包括电源电路、第一mcu电路、唤醒电路、高频接收电路以及低频发射电路；所述电源电路与所述第一
mcu电路电连接，用于给所述第一mcu电路供电；所述唤醒电路与所述第一mcu电路电连接，用于唤醒所述第一mcu电路；所述第一mcu电路与高频接收电路以及低频发射电路均电连接，用于发送低频信号给所述低频发射电路以驱动低频天线；所述高频接收电路用于接收高频信号并输出给所述第一mcu电路。
36.优选的，所述识别器钥匙包括识别器钥匙电路，识别器钥匙电路包括纽扣电池、第二mcu电路、低频接收电路以及高频发射电路；所述纽扣电池与所述第二mcu电路电连接，用于给所述第二mcu电路供电；所述第二mcu电路与所述低频接收电路以及高频发射电路均电连接，所述低频接收电路用于接收低频信号后唤醒第二mcu电路，所述高频发射电路用于发送高频信号。
37.有益效果：本发明通过脚踢系统和识别器系统能够减少甚至避免脚踢误操作的情况发生，极大提高用户用车体验，而且不影响原脚踢系统，仅对脚踢信号做合法验证，另外识别器系统中通过低频信号和高频信号的数据采用加密通讯处理，能够实现安全验证。
附图说明
38.图1为本发明提供的基于识别器的脚踢控制系统一实施例的系统架构图；
39.图2为本发明提供的基于识别器的脚踢控制系统中脚踢控制器主控芯片一实施例的电路原理图；
40.图3为本发明提供的基于识别器的脚踢控制系统中脚踢控制器主控芯片一实施例的电路原理图；
41.图4为本发明提供的识别器系统中第一降压电源电路一实施例的电路原理图；
42.图5为本发明提供的识别器系统中第二降压电源电路一实施例的电路原理图；
43.图6为本发明提供的识别器系统中唤醒电路一实施例的电路原理图；
44.图7为本发明提供的识别器系统中高频接收电路一实施例的电路原理图；
45.图8为本发明提供的识别器系统中低频发射电路一实施例的电路原理图；
46.图9为本发明提供的识别器系统中低频接收电路一实施例的电路原理图；
47.图10为本发明提供的识别器系统中高频发射电路一实施例的电路原理图。
具体实施方式
48.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
49.如图1所示，本发明提供了基于识别器的脚踢控制系统一实施例的系统架构图，该脚踢控制系统1脚踢系统10和识别器系统20，所述脚踢系统10包括感应天线110、电容传感器120以及脚踢控制器130，识别器系统20包括识别器基站210以及识别器钥匙220。
50.在具体的实施例中，所述感应天线110用于感应汽车环境变化情况；所述电容传感器120用于将所述汽车环境变化情况反馈给所述脚踢控制器；所述脚踢控制器130用于根据所述汽车环境变化情况确定是否存在脚踢动作，当存在脚踢动作时，发送脚踢信号给所述识别器系统20；所述识别器基站210用于接收所述脚踢信号后，与所述识别器钥匙进行匹配验证，验证通过后发出脚踢信号；所述识别器钥匙220用于与所述识别器基站进行匹配验证。
51.具体的，感应天线110安装在汽车后保险杠位置，与大地或人体组合成电容，为了进一步说明感应天线110的电路连接关系，请查阅图3，在本实施例中，感应天线110连接至capt1和capt2，通过匹配电阻r4、r18和电感fb1、fb2连接至脚踢控制器130中的主控芯片。
52.作为具体的实施例，脚踢控制器130包括一主控芯片，其型号为msp430fr2512，具体参阅图2，主控芯片内部传感器对感应天线与环境之间的电容场强做数字化处理，得到一个实时场强值(count)。脚踢控制器通过读取电容式传感器感应到的数字电容场强信号进行计算，计算出脚踢动作。当没有脚踢动作时，并且环境没有变化，count一般是趋于稳定，将此时的count设定为环境基准值lta。当有脚踢动作时，因人体进入感应范围，导致场强即count发生变化，人体离感应天线越近，count变化越大。
53.作为优选的实施例，汽车环境变化情况包括汽车环境的基准场强值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数。
54.本发明还提供一具体的实施例，所述脚踢控制器包括环境标定单元以及脚踢动作计算单元，其中：所述环境标定单元用于获取汽车环境的基准场强值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数，并基于汽车环境的基准场景值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数进行汽车环境标定；
55.所述脚踢动作计算单元用于确定所述感应天线的感应状态与感应时间阶段，并基于所述感应天线的感应状态与感应时间阶段确定是否存在脚踢动作。
56.作为优选的实施例，所述环境标定单元中，基于汽车环境的基准场强值、实际场强值、场强累积变化值以及环境转换系数进行汽车环境标定，具体包括，利用环境标定计算公式进行汽车环境标定，其中，环境标定计算公式为：
57.l
i
＝l
i
‑1+d
i
‑1/k；
58.d
i
＝d
i
‑1+c
‑
l
i
‑
(l
i
‑
l
i
‑1)
·
k；
59.其中，l为基准场强值，l
i
为当前基准场强值，l
i
‑1为上一次的基准场强值，d为场强累积变化值，d
i
为当前计算的场强累积变化值，d
i
‑1为上一次计算的场强累积变化值，c为当前读取的实际场强值，k为转换系数。
60.作为优选的实施例，在脚踢动作计算单元中，所述感应天线的感应状态为已感应状态和未感应状态，所述确定所述感应天线的感应状态，具体包括：设定进入阈值与退出阈值，并基于所述进入阈值与退出阈值确定所述感应天线的感应状态，其中，当感应天线的当前感应场强值小于或等于所述进入阈值，所述感应天线处于未感应状态；当感应天线的当前感应场强值大于所述进入阈值，所述感应天线进入已感应状态；当感应天线处于已感应状态时，若感应天线的当前感应场强值小于所述退出阈值时，所述感应天线进入未感应状态。
61.作为优选的实施例，在所述脚踢动作计算单元中，所述感应天线为两根，所述感应时间阶段分为无动作阶段、接近阶段、保持阶段以及离开阶段，其中：
62.两根感应天线都处于未感应状态，进入无动作阶段；
63.在无动作阶段中，任意一个感应天线处于已感应状态，则进入接近阶段；
64.在接近阶段中，两根感应天线都处于未感应状态，进入无动作阶段，两根感应天线都处于已感应状态，进入保持阶段；
65.在保持阶段中，任意一个感应天线处于未感应状态，则进入离开阶段，并记录保持
时间；
66.在离开阶段中，两根感应天线都处于已感应状态，则重新进入保持阶段。
67.作为优选的实施例，在所述脚踢动作计算单元中，基于所述感应天线的感应状态与感应时间阶段确定是否存在脚踢动作，具体包括：
68.确定两根感应天线在进入保持阶段时的时间差值，将所述时间差值定义为进入时间；确定两根感应天线在退出保持阶段时的时间差值，将所述时间差值定义为退出时间；确定两根感应天线在保持阶段时的持续时间，分别定义为第一保持时间和第二保持时间；
69.当所述进入时间或者退出时间大于设定阈值，产生脚踢信号；
70.当第一保持时间和第二保持时间的时间差值大于设定阈值，产生脚踢信号。
71.作为优选的实施例，所述识别器基站与所述识别器钥匙进行匹配验证，具体包括：
72.当识别器基站接收到脚踢信号时，唤醒识别器基站控制器，发送低频信号给所述识别器钥匙；
73.如果识别器钥匙在感应范围内，则接收所述低频信号，唤醒识别器钥匙内部的控制器，对低频信号进行验证，验证通过后，发送高频信号以及低频强度反馈给所述识别器基站；
74.识别器基站在预设时间接收到所述高频信号，并对高频信号进行验证，同时根据所述识别器钥匙反馈的低频强度确定识别器钥匙与识别器基站的距离，当识别器钥匙与识别器基站的距离小于设定距离时，验证成功。
75.一般而言，识别器基站安装车内，识别器钥匙由车主携带在身上。当识别器基站接收到脚踢信号时，开始通过低频发射模块发射低频数据。如果车主携带识别器钥匙在车尾1.5米内，识别器钥匙就可以通过低频接收模块就是接收到低频数据，同时比对与识别器基站的配对信息。
76.而脚踢信号发送给识别器系统后，识别器系统中识别器基站接收所述脚踢信号后，与所述识别器钥匙进行匹配验证，所述识别器钥匙220在匹配验证成功后，打开汽车车门。
77.在具体的实施例中，所述识别器基站包括识别器基站电路，所述识别器基站电路包括电源电路、第一mcu电路、唤醒电路、高频接收电路以及低频发射电路；所述电源电路与所述第一mcu电路电连接，用于给所述第一mcu电路供电；所述唤醒电路与所述第一mcu电路电连接，用于唤醒所述第一mcu电路；所述第一mcu电路与高频接收电路以及低频发射电路均电连接，用于发送低频信号给所述低频发射电路以驱动低频天线；所述高频接收电路用于接收高频信号并输出给所述第一mcu电路。
78.所述识别器钥匙包括识别器钥匙电路，识别器钥匙电路包括纽扣电池、第二mcu电路、低频接收电路以及高频发射电路；所述纽扣电池与所述第二mcu电路电连接，用于给所述第二mcu电路供电；所述第二mcu电路与所述低频接收电路以及高频发射电路均电连接，所述低频接收电路用于接收低频信号后唤醒第二mcu电路，所述高频发射电路用于发送高频信号。
79.作为优选的实施例，请参阅图4和图5，所述电源电路包括第一降压电源电路和第二降压电源电路，所述第一降压电源电路用于将输入的直流电压转换为第一电压，所述第一电压用于给所述第一mcu电路、唤醒电路以及高频接收电路供电，所述第二降压电源电路
用于将输入的直流电压转换为第二电压，所述第二电压用于给所述低频发射电路供电，其中：
80.所述第一降压电源电路包括第一降压芯片u1、电容c4、电容c5、电容c8以及电容c9，所述电容c4与电容c5并联且一端与第一降压芯片u1的输入端连接，另一端接地，所述电容c8与电容c9并联且一端与第一降压芯片u1的输出端连接，另一端接地；
81.所述第二降压电源电路包括第二降压芯片u3、电容c16、电容c17、电容c18以及电容c19，所述电容c16与电容c18并联且一端与第一降压芯片u3的输入端连接，另一端接地，所述电容c17与电容c19并联且一端与第一降压芯片u3的输出端连接，另一端接地。
82.作为具体的实施例，所述第一电压为5v，所述第二电压为9v。一般当输入的直流电压12v分别通过u1转换为5v提供给第一mcu电路、唤醒电路、高频接收电路，12v由io_en控制q2得到io_12v，再通过u3转换为过9v提供给低频发射电路用来驱动天线发射。在具体实施时，汽车典型工作电压为9
‑
16v，本发明电源设计支持24v输入。
83.作为优选的实施例，所述第一mcu电路包括第一mcu芯片，且芯片型号为ac7811qbge。
84.作为优选的实施例，请参阅图6，所述唤醒电路包括二极管d3、双向瞬变抑制二极管d4、电阻r27、电阻r28以及电容c37，所述双向瞬变抑制二极管d4的一端接入唤醒信号，另一端接地，所述二极管d3的负极端接入唤醒信号，正极端分别与电阻r27以及电阻r28一端连接，所述电阻r27另一端接入所述第一电压，所述电阻r28另一端分别连接电容c37以及所述第一mcu电路输入端，所述电容c37另一端接地。具体的，唤醒信号可以是手碰、脚踢等人类行为触发的信号。
85.作为优选的实施例，请参阅图7，所述高频接收电路包括无线接收芯片u4、电容c14、电容c15、电容c20、电感l2、电容c22、电感l3、电阻r15、电容c23、振荡器y1、电容c21以及电阻r12；所述无线接收芯片u4的vssre端接地；所述无线接收芯片u4的ant端与所述电容c20和电感l3的公共端连接，所述电容c20的另一端与所述电感l2和电容c22的第一公共端连接，所述电感l3的另一端与所述电感l2和电容c22的第二公共端连接，且所述第二公共端接地；所述无线接收芯片u4的vddre端接入所述第一电压，所述电容c14一端接入第一电压，另一端接地，所述电容c15一端接入第一电压，另一端接地；所述无线接收芯片u4的cth端与电阻r15一端连接，电阻r15的另一端接入所述第一电压，所述无线接收芯片u4的cth端也与电容c23一端连接，电容c23的另一端接地；所述无线接收芯片u4的refosc端与振荡器y1一端连接，振荡器y1的另一端连接接地；所述无线接收芯片u4的cagc端与电容c21一端连接，电容c21另一端接地；所述无线接收芯片u4的shut/wakeb端与电阻r12一端连接，r12另一端与第一mcu电路连接，用于控制u4的工作模式；所述无线接收芯片u4的do端与第一mcu电路连接，用于输出高频信号给所述第一mcu电路。
86.具体的，无线接收芯片u4的型号为syn480r，且本实施例中的无线高频频率为433mhz。
87.作为优选的实施例，请参阅图8，所述低频发射电路包括低频发射芯片u5、电阻r13、电阻r14、电阻r16、电阻r17以及电容c24；所述低频发射芯片u5的vdd端接入所述第二电压，cnd端接地；所述低频发射芯片u5的ina端与inb端均与电阻r16一端连接，所述电阻r16的另一端与所述第一mcu电路连接；所述低频发射芯片u5的enb_a端与enb_b端均与电阻
r14一端连接，所述电阻r14的另一端也与所述第一mcu电路连接，所述低频发射芯片u5的enb_a端与enb_b端均与电阻r13一端连接，所述r13另一端接地；所述低频发射芯片u5的outa与外部插接件连接，所述低频发射芯片u5的outb与r17一端连接，r17的另一端与外部插接件连接。
88.具体的，低频发射芯片u5为mosfet场效应管组成，当mosfet场效应管的输入ina和inb由mcu提供频率为125k的pwm，低频数据经过协议编码，由第一mcu电路输出到mosfet的ena和enb上。
89.作为优选实施例，所述纽扣电池用于提供第三电压，且所述第三电压为3v，纽扣电池供电功耗低。所述第二mcu电路包括第二mcu芯片，且芯片型号为stm32g031，其优点为工作电压低，为1.7v至3.6v，功耗小，最低休眠电流为小于0.1ua。
90.作为优选的实施例，请参阅图9，所述低频接收电路包括低频接收芯片u6、电容c40、电感l1a、电感l1b、电感l1c、电容c41、电容c42、电容c43；所述低频接收芯片u6的vcc端接入所述第三电压，gnd端接地，所述c40一端接入所述第三电压，另一端接地；所述低频接收芯片u6的lf1p端与并联连接的电感l1c和电容c42的一公共端连接，电感l1c和电容c42的另一公共端接地，所述低频接收芯片u6的lf2p端与并联连接的电感l1b和电容c43的一公共端连接，电感l1b和电容c43的另一公共端接地，所述低频接收芯片u6的lf3p端与并联连接的电感l1a和电容c41的一公共端连接，电感l1a和电容c41的另一公共端接地。
91.具体的，低频接收芯片u6型号为as3933，该芯片由第二mcu电路通过spi通讯(cs、scl、sdi、sdo)进行配置，通讯协议及配置方式参照as3933规格书。其中，l1a、l1b、l1c为接收天线，c41、c42、c43分别为天线的匹配电容，负责将天线的震荡频率调整到125k。在接收到低频信号时，首先判断前导数据和模式字，如果符合要求，则在as3933的wake引脚上产生高电平信号唤醒mcu，然后由mcu通过dat继续接收余下的数据。
92.作为优选的实施例，请参阅图10，所述高频发射电路包括高频发射芯片syn115、电感l4、电容c45、电容c47、电感l5、电容c48、电容c49、电容c50、振荡器y3以及电阻r30；高频发射芯片syn115的vdd端接入所述第三电压，且vdd端与电容c48一端连接，电容c48的另一端接地，高频发射芯片syn115的vss端接地；高频发射芯片syn115的paout端与电感l4和电容c45的公共端连接，所述电感l4的另一端接入第三电压，所述电容c45的另一端与l5的一端连接，所述l5的另一端与电容c47的一端连接，且电容c47的另一端接地；高频发射芯片syn115的ask端与电阻r30的一端连接，所述电阻r30的另一端接地；高频发射芯片syn115的xtlin端与电容c50和所述振荡器y3的公共端连接，所述电容c50的另一端接地；高频发射芯片syn115的xtlout端与电容c49和振荡器y3的公共端连接，所述电容c49的另一端接地。
93.具体的，高频发射电路中高频发送芯片syn115与识别器基站的高频接收芯片syn480r组成一对高频433mhz的通讯收发器。由16m晶振y3提供给syn115再倍频至433mhz，第一mcu电路通过ask发送数据信号。
94.综上所述，本发明提供的基于识别器的脚踢控制系统有如下有益效果：该发明可以在低成本条件下，实现标准要求的身份识别功能，且识别器钥匙功耗更低。经过测试，识别器钥匙的休眠电流为约3ua，主要为低频接收芯片的待机功耗，mcu电路的休眠电流小于0.1ua，高频发射电路在休眠时不工作。纽扣电池的标称容量一般为240mah，根据计算识别器钥匙装上电池可以放置9年，识别器钥匙在正常工作时电流约1ma，而正常工作场景下识
别器钥匙大部分时间处于休眠状态，只有接收到有效的低频信号才工作，因此经过估算产品更换电池后约可使用5年。识别器基站安装在车身上，经过测试休眠电流可小于0.1ma，满足汽车电子电器的要求。本发明通过脚踢系统和识别器系统能够减少甚至避免脚踢误操作的情况发生，极大提高用户用车体验，而且不影响原脚踢系统，仅对脚踢信号做合法验证，另外识别器系统中通过低频信号和高频信号的数据采用加密通讯处理，能够实现安全验证。
95.综上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。