PEPS（上），BLE发起的进攻

PEPS(PassiveEntryandPassiveStart，无钥匙进入及启动)，通过采用无线通信技术，实现车辆无感进入及启动的功能。相比传统机械钥匙或遥控钥匙方案，PEPS系统通过智能钥匙(集成有RFID/NFC/BLE/UWB等功能的智能手机、智能手表、智能手环等)来实现自动解锁车门及启动车辆的功能，从而实现更智能化的门禁管理、更高的防盗性能以及更加无感的用户体验，已经成为车身域智能化升级的典型代表。

作为车身域的经典功能，PEPS系统发展至今，大致经历了三代演进。基于射频识别技术的第一代，基于低功耗蓝牙技术的第二代以及基于超带宽技术的第三代。每一代的更迭都伴随着产品功能的丰富、系统安全的提升、用户体验的改善。故车身域黑话第一期，就来介绍下哥仨中前面两位弟弟的音容相貌，身世背景。最后一位神秘的“大哥”我们留在PEPS(下)中单独介绍。

RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可应用于各种恶劣环境。

一个最基本的RFID系统主要包括三部分：(1)电子标签，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；(2)阅读器，读取或写入标签信息的设备；(3)天线，在标签和阅读器之间传递射频信号。

电子标签和阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间耦合，耦合的方式主要有两种：(1)电感耦合，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律；(2)电磁反向散射耦合，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125KHz、225KHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10~20cm。

电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3~l0m。

目前汽车定义RFID产品的工作频率一般为低频(125KHz)和高频(433MHz)。低频信号传输距离短，承载信息量少，因此特别适合靠近车门的唤醒功能。而高频信号传输距离长，承载信息量大，比较适合数据量需求大的认证过程。

一套完整的汽车RFIDPEPS系统包含智能钥匙、低频天线、PEPS控制器和IMMO线圈四大部分。

(1)智能钥匙内部集成了3D接收天线、MCU以及高频发射模块等。其中3D接收天线可用来唤醒MCU并接收低频天线发射的低频信号；其中的一路天线在进行防盗认证时还可以发送低频信号到IMMO基站；

(2)低频天线用于发射125KHz的低频信号，一般连接在PEPS控制器上，由PEPS控制器内部的低频驱动芯片进行驱动；

(3)PEPS控制器内部集成了高频接收模块，可接收智能钥匙的特高频信号。

(4)IMMO线圈在智能钥匙没电时，可和智能钥匙进行防盗认证，当前的技术方案可用低频天线和PEPS控制器内部的低频驱动芯片配合代替原有的IMMO独立线圈。

PEPS系统虽然对应进入车辆前和进入车辆后的两个功能，但从系统原理角度出发，过程极其相似，都可分为两个阶段：低频唤醒和高频认证。

当前RFIDPEPS系统几乎已经在所有的车型普及，整套系统经过近十年的快速发展，技术已经非常的成熟，成本非常的低廉。对于保守的主机厂，该方案依然是第一选择。但是RFID在系统安全性、用户体验上仍有明显的不足。伴随着低功耗蓝牙和超带宽基础设施的普及，RFID退位也仅是时间问题。

BT(Bluetooth，经典蓝牙)是指支持蓝牙协议4.0以下的技术，用于音乐、视频等大数据量传输。BLE(BluetoothLowEnergy，低功耗蓝牙)是指支持蓝牙协议4.0及以上的技术，通过追求极低的功耗，广泛应用在物联网应用中。BLE技术具有如下特点：

(1)标准统一。BLE工作在2.4GHz频段，该频道无需申领许可证，且免费。蓝牙技术的兼容性较好，已经能够发展成为独立于操作系统的一项技术，实现了各种操作系统中良好的兼容性能。

(2)抗干扰能力强。BLE具有跳频的功能，通过将2.4～2.48GHz的频段分成79个间隔1MHz的频点，彼此之间正交。BLE信道采用的是跳频/时分复用方案，信道分为若干个625微秒时隙，每一个时隙对应不同的频率，频点的排列顺序采用伪随机码。正常的跳频速率为1600跳/秒，每一个时隙可以传送一个单时隙数据包，保证了链路的稳定性。

(3)安全性高。BLE与BT相比增加了AES-128的加密算法，通过对数据包进行严格的加密和认证，进一步保证通讯设备的安全性。

(4)低功耗。BLE大部分时间会处于睡眠模式，只在传输数据时建立连接，因此BLE整体功耗很低，只有BT的百分之一。这为整车越来越严格的静态电流要求，提供了解决方案。

BLEPEPS系统包含BLE无钥匙启动和BLE无钥匙进入两个功能。BLE启动是指用户启动车辆时，BLEPEPS系统自动搜索蓝牙智能终端的位置，若判断合法蓝牙智能钥匙在车内，则可启动车辆。BLE无钥匙进入是指用户通过拉门把手/按压开门按钮，BLEPEPS系统自动在车门一定范围内搜寻蓝牙智能钥匙，若找到合法的蓝牙智能钥匙则自动执行解锁的功能。

BLEPEPS系统基于BLE的RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator，接收的信号强度指示)值来定位蓝牙智能钥匙的位置。BLEPEPS系统主要由一个BLE主模块(负责BLE定位算法、与整车通讯、与BLE从模块通讯、BLE信号收发等功能)、若干个BLE从模块(与BLE主模块通讯、BLE信号收发等功能)和蓝牙智能钥匙组成。

(1)BLE主模块检测到蓝牙智能钥匙后，主动唤醒BLE从模块。BLE从模块和蓝牙智能钥匙进行通讯，以获得蓝牙智能钥匙对应的RSSI值。BLE从模块将获得的信息发送给BLE主模块，BLE主模块再根据蓝牙智能钥匙的RSSI值计算蓝牙智能钥匙的位置。

本文以车内中央布置3个BLE模块(1个主模块，两个从模块)，车外布置3个BLE模块的BLEPEPS系统为例，详细介绍BLE基于RSSI的定位逻辑。蓝牙智能钥匙的识别在实际的应用中分为车内和车外识别，车内用于启动，车外用于解闭锁。RSSI值随着距离的增加而衰减，两者直接存在着对应的关系，因此可以通过测量RSSI值界定蓝牙智能钥匙位于车内还是车外。

以扶手箱处、后排座椅、驾驶员侧BLE模块为例，三个BLE模块的有效检测区域分别为A区，B区，C区。车内前、中部分的区域判断可用A区和B区的交集确定。驾驶员侧车外区域可由C区位置再除去车内部分确定。除了正常车内、车外覆盖区域，还存在溢出区、盲区两类特殊的检测区域。

鱼和熊掌不可兼得，减少溢出区，会增加盲区；减少盲区，又会增加溢出区。如何设计合理的盲区和溢出区，而不影响功能的正常使用以及用户的体验，这是考验OEM和Tier1的地方。

在面对整车的复杂环境，很难有上文描述的规则覆盖图，也就很难仅依靠边界就可以区分车内车外区域。因此在实际的覆盖区域标定过程中，先用车内的天线确定出车内大部分区域，再根据车窗、前后挡风等位置修补剩余未被标定进范围的区域。

比如把蓝牙智能钥匙放在在车窗以及前挡风玻璃的位置，此时测得对应的扶手箱、后排座椅和驾驶员侧的BLE模块对应的RSSI值，然后以此RSSI值作为判断蓝牙智能钥匙是否处于车内的判断依据。按照上述方法，把车窗、挡风玻璃以及整个车辆外壳分成N份的格子，把蓝牙智能钥匙逐一放在对应的格子中，不断重复，即可得出一个RSSI值表。之后软件每次在获取到新的RSSI值后，通过查表的方式来判断接收到的RSSI值是处于车内还是车外，满足则执行相应操作，不满足则不执行动作并提示用户。

BLE由于普及度高、标准统一、生态完善、价格较低，BLEPEPS目前已经成为2020年以来最热门的功能，它提供了一把智能钥匙搞定一切的客户需求，但是BLEPEPS所存在的缺陷，也注定不是PEPS智能化进程中的最终归宿。

(3)蓝牙智能钥匙可能是智能手机、智能手表或智能手环。这些移动终端的类型，蓝牙芯片型号都不完全一样，所以对应的RSSI值也会产生变化，使得之前标定参数不能完全兼容所有的移动终端，导致车内和车外的区域识别不完全准确，一定程度上影响用户体验。

敬请期待：PEPS(下)，UWB吹响的变革