PKE系统及其主机和钥匙的制作方法

pke系统及其主机和钥匙
技术领域
1.本实用新型涉及电子系统技术领域，特别涉及一种pke(无钥匙进入系统)系统及其主机和钥匙。


背景技术：

2.随着电子技术的不断发展，pke(无钥匙进入系统)系统正迅速成为远程无钥匙门禁应用的主流，现有技术中存在一种汽车pke系统，主要包括主机和钥匙，主机发送低频信号唤醒钥匙，钥匙通过433兆高频通信进行解码并发送数据至主机，主机再分析从钥匙收到的数据。但目前433兆通信存在很多缺点，首先它的系统安全保密性较差，很容易被攻击，被破译；其次，它采用单频点工作，不能有效抵抗因遮挡而产生的多径效应，在数据量传输较多的场合中，其频道非常拥挤，环境干扰也特别大，由此造成通信不可靠，系统不稳定等弊端；而且433兆通信本身的功耗大，耗电也比较高。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术pke系统安全性差、抗干扰能力差、功耗高的缺陷，提供一种pke系统及其主机和钥匙。
4.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.本实用新型第一方面提供一种用于pke系统的主机，所述主机包括主机蓝牙主控模块、射频信号发射模块和无线通信模块；
6.所述主机蓝牙主控模块与所述无线通信模块电连接；
7.所述主机蓝牙主控模块用于与所述pke系统的钥匙蓝牙通信连接并从所述钥匙接收事件信号，所述主机蓝牙主控模块还用于生成指令信号并发送至无线通信模块，所述指令信号包括用于表征开锁的指令信号或用于表征关锁的指令信号；
8.所述无线通信模块用于输出所述指令信号；
9.所述射频信号发射模块用于发射低频信号，所述低频信号包含用于表征识别所述pke系统的钥匙的信息。
10.较佳地，所述射频信号发射模块的工作频率范围包括120khz～130khz。
11.较佳地，所述主机还包括主机xyz三轴天线；
12.所述射频信号发射模块用于通过所述主机xyz三轴天线发射低频信号。
13.较佳地，所述主机还包括主机数据加密模块及主机数据解密模块；
14.所述主机数据加密模块及所述主机数据解密模块分别与所述主机蓝牙主控模块电连接。
15.本实用新型第二方面提供一种用于pke系统的钥匙，所述钥匙包括射频信号接收模块和钥匙蓝牙主控模块；
16.所述射频信号接收模块与所述钥匙蓝牙主控模块电连接；
17.所述射频信号接收模块用于接收低频信号并发送至所述钥匙蓝牙主控模块；
18.所述钥匙蓝牙主控模块用于与所述用于pke系统的主机蓝牙通信连接，所述钥匙蓝牙主控模块还用于生成事件信号并发送至所述主机，所述事件信号包括用于表征所述钥匙靠近所述主机的事件信号或所述钥匙远离所述主机的事件信号。
19.较佳地，所述钥匙还包括钥匙xyx三轴天线；
20.所述射频信号接收模块用于通过所述钥匙xyx三轴天线接收所述低频信号。
21.较佳地，所述钥匙还包括按键管理模块；
22.所述按键管理模块与所述钥匙蓝牙主控模块电连接；
23.所述按键管理模块用于生成按键信号并发送至所述钥匙蓝牙主控模块，所述按键信号包含用于表征识别所述按键管理模块的按键的信息。
24.较佳地，所述钥匙还包括钥匙数据加密模块及钥匙数据解密模块；
25.所述钥匙数据加密模块及所述钥匙数据解密模块分别与所述钥匙蓝牙主控模块电连接。
26.较佳地，所述钥匙还包括电源管理模块；
27.所述电源管理模块分别与所述钥匙蓝牙主控模块和所述射频信号接收模块电连接。
28.本实用新型第三方面提供一种pke系统，包括如上述的用于pke系统的主机和如上述的用于pke系统的钥匙。
29.本实用新型的积极进步效果在于：
30.本实用新型的蓝牙主控模块本身具有低功耗，安全性高，抗干扰能力强的优点，同时本实用新型的蓝牙主控模块平时默认为休眠模式，只在接收到包含自身信息的信号时被唤醒，大大减少了pke系统的耗电；另外主机与钥匙均配置x/y/z三轴天线，增加了信号的覆盖范围，也再次增强了信号的抗干扰性；而且数据加密模块和数据解密模块配合蓝牙协议本身的加密算法，实现对数据的双重加密保护，进一步提高了信号的安全性。
附图说明
31.图1为本实用新型的pke系统及其主机和钥匙的结构示意图。
32.图2为本实用新型的pke系统主机的流程示意图。
33.图3为本实用新型的pke系统钥匙的流程示意图。
34.图4为本实用新型的pke系统及其主机和钥匙的通信范围示意图。
35.图5为本实用新型的pke系统及其主机和钥匙的组成示意图。
具体实施方式
36.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
37.本实施例提供一种pke系统，如图1所示，包括主机10和钥匙20；主机10包括射频信号发射模块101、主机蓝牙主控模块102、主机数据加密模块103、主机数据解密模块104、无线通信模块105和主机xyz三轴天线106；钥匙20包括射频信号接收模块201、钥匙蓝牙主控模块202、钥匙数据加密模块203、钥匙数据解密模块204、xyx三轴天线205和电源管理模块207。
38.由于主机蓝牙主控模块102的体积较小，便于集成，因此本实用新型不仅可以用于
汽车，还可用于包括电动自行车、摩托车等小型车辆，下面以汽车举例：
39.主机10由汽车蓄电池直接提供电源，当然本实施例并不仅限于蓄电池，如图2所示，主机10上电，完成初始化，控制射频信号发射模块101定时地发送低频信号(低频唤醒帧)，通过主机xyz三轴天线106，射频信号发射模块101可以在不同方向上发送低频信号。
40.钥匙20由电源管理模块207提供电源，在可选的一种实施方式中，电源管理模块207采用3.3v的纽扣电池为钥匙的其他模块供电，一颗纽扣电池能够坚持工作一两年。进一步地，射频信号接收模块201和钥匙蓝牙主控模块202都支持低功耗模式，能够为钥匙端提供更长的工作时间。进一步地，电源管理模块207内置电池电量计和指示灯，用于对电池的剩余电量进行检测，当电池剩余电量过低时，指示灯闪烁，提醒车主及时更换电池。如图3所示，钥匙20上电后进入低功耗模式，此时的钥匙20的功耗在10ua以下。
41.射频信号发射模块101发送的低频信号的频率在120khz～130khz之间，该低频信号的通信范围如图4所示，其半径大约在两米左右，当然本实施例并不仅限于该范围。在可选的一种实施方式中，射频信号发射模块101发射的低频信号频率为125khz，当然本实施例也并不仅限于该频率。进一步地，该低频信号包含着钥匙信息，加密标准采用的是曼彻斯特编码技术，主机10将该加密算法集成在主机数据加密模块103，使发送出去的低频信号具有更高的安全性。
42.由于射频信号发射模块101发送低频信号时会有耗电，为了降低电能，在可选的另一种实施方式中，射频信号发射模块101并不会一直循环地发送低频信号，而是处于休眠状态，只有当车主碰触车门时，射频信号发射模块101才会开始工作。
43.当钥匙20进入主机的低频信号通信范围时，如图3所示，射频信号接收模块201接收到主机10发送的低频信号，通过钥匙xyz三轴天线206，钥匙20能够从不同方向感应到该低频信号。进一步地，射频信号接收模块201在收到该低频信号后，先通过钥匙蓝牙解密模块204进行解密，然后射频信号接收模块201将解密后的低频信号中的钥匙信息与射频信号接收模块201存储的钥匙信息进行比较，若二者能够匹配，则将该低频信号(低频唤醒帧)发送给钥匙主控蓝牙模块202并唤醒钥匙主控蓝牙模块202。
44.钥匙蓝牙主控模块202被低频信号唤醒后生成一个靠近信号(靠近广播帧)，靠近信号中包含钥匙20的自身id信息，该id信息已使用aes-128ccm加密算法进行数据包加密，钥匙20已将该加密算法集成在钥匙蓝牙主控模块202。在可选的一种实施方式中，钥匙蓝牙主控模块202把靠近信号发送到钥匙蓝牙加密模块203中进行进一步的加密，最后钥匙蓝牙主控模块202把双重加密后的靠近信号通过蓝牙通信的方式发送给主机蓝牙主控模块102。当钥匙蓝牙主控模块202发送完靠近信号后，钥匙蓝牙主控模块202重新进入休眠状态，等待下一次事件。
45.如图2所示，主机蓝牙主控模块102在接收到钥匙20发送的靠近信号后将该靠近信号发送给主机数据解密模块104进行数据解密，随后主机数据解密模块104将解密后的靠近信号返回给主机蓝牙主控模块102。
46.进一步地，主机蓝牙主控模块102对解密后的靠近信号进行验证，将信号中的钥匙id信息与主机蓝牙主控模块102存储的钥匙id信息进行比较看是否匹配，验证通过后主机蓝牙主控模块102生成开锁指令。在可选的一种实施方式中，开锁指令为打开车门上的门锁，本实施例并不仅限于该车门门锁。
47.进一步地，主机蓝牙主控模块102通过无线通信模块105将开锁指令下发到锁控制模块，对应的锁控制模块则执行开锁动作。在可选的一种实施方式中，无线通信模块105采用485通信模块，在硬件上可以兼容不同厂家的锁控制单元，在软件上可以自定义协议。
48.当钥匙20远离主机10的低频信号通信范围时，即车主携带钥匙20离开车2米以上时，如图3所示，钥匙主控蓝牙模块202会生成一个远离信号(远离广播帧)，远离信号中包含钥匙20的自身id信息，该id信息已使用aes-128ccm加密算法进行数据包加密，钥匙20已将该加密算法集成在钥匙蓝牙主控模块202。在可选的一种实施方式中，钥匙蓝牙主控模块202把远离信号发送到钥匙蓝牙加密模块203中进行进一步的加密，最后钥匙蓝牙主控模块202把双重加密后的远离信号通过蓝牙通信的方式发送给主机蓝牙主控模块102。当钥匙蓝牙主控模块202发送完远离信号后，钥匙蓝牙主控模块202重新进入休眠状态，等待下一次事件。
49.如图2所示，主机蓝牙主控模块102在接收到钥匙20发送的远离信号后会将该远离信号发送给主机数据解密模块104进行数据解密，随后主机数据解密模块104将解密后的远离信号返回给主机蓝牙主控模块102。
50.进一步地，主机蓝牙主控模块102对解密后的远离信号进行验证，将信号中的钥匙id信息与主机蓝牙主控模块102存储的钥匙id信息进行比较看是否匹配，验证通过后主机蓝牙主控模块102生成关锁指令。
51.进一步地，主机蓝牙主控模块102通过无线通信模块105将开锁指令下发到锁控制模块，对应的锁控制模块则执行开锁动作。
52.在可选的一种实施方式中，主机蓝牙主控模块102并不直接下发开锁指令，而是维护锁的当前状态一段时间后再进行下一步操作，比如设定时间为一分钟，若主机10在一分钟内没有收到钥匙20发出的任何信号，就可以直接通过无线通信模块105将开锁指令下发到锁控制模块，对应的锁控制模块则执行开锁动作。而如果主机10在一分钟内收到了钥匙20发出的其他信号，则处理其他信号的事件，并不再发送之前的关锁指令。
53.如图4所示，蓝牙信号的通信范围在10米左右，作为可选的另一种实施方式，当钥匙20在主机10的蓝牙通信范围时，如图3所示，车主按下钥匙20上的按键，按键管理模块205会发送包含按键信息的按键信号来唤醒钥匙主控蓝牙模块202。
54.在可选的一种实施方式中，钥匙20上的按键管理模块205包括开门、关门、开窗、关窗、开后备箱、关后备箱等功能。
55.钥匙蓝牙主控模块202被按键信号唤醒后，根据按键信号生成一个按键数据帧，按键数据帧中不仅包含钥匙20的自身id信息，还包括按键信息，钥匙20的自身id信息已使用aes-128ccm加密算法进行数据包加密，钥匙20已将该加密算法集成在钥匙蓝牙主控模块202。在可选的一种实施方式中，钥匙蓝牙主控模块202把按键数据帧发送到钥匙蓝牙加密模块203中进行进一步的加密，最后钥匙蓝牙主控模块202把双重加密后的按键数据帧通过蓝牙通信的方式发送给主机蓝牙主控模块102。当钥匙蓝牙主控模块202发送完按键数据帧后，钥匙蓝牙主控模块202重新进入休眠状态，等待下一次事件。
56.如图2所示，主机蓝牙主控模块102在接收到钥匙20发送的按键数据帧将该靠近信号发送给主机数据解密模块104进行数据解密，随后主机数据解密模块104将解密后的按键数据帧返回给主机蓝牙主控模块102。
57.进一步地，主机蓝牙主控模块102对解密后的按键数据帧进行验证，将信号中的钥匙id信息与主机蓝牙主控模块102存储的钥匙id信息看进行比较是否匹配，验证通过后主机蓝牙主控模块102再对按键数据帧中的按键信息进行解析，并生成对应的按键指令，比如说车主按下了开窗键，主机蓝牙主控模块102就会生成开窗指令。
58.进一步地，主机蓝牙主控模块102通过无线通信模块105将开窗指令下发到锁控制模块，对应的锁控制模块则执行开窗动作，本实施例并不仅限于该开窗指令。
59.如图5所示，pke系统包括一个主机和多把钥匙，每一把钥匙都由不同的id进行区分。一个主机可以同时响应多把钥匙的靠近事件、远离事件以及不同的按键事件，并生成对应的指令通过无线通信模块发送给对接的锁控制模块进行操作。
60.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。