学术|制造研究
ACADEMIC
（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）
（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）
李紫超、韦春霆、詹宏翔
扰钥匙供应商以及汽车主机厂的问题。本课题的提出旨在分析和研究基于接收场强的汽车钥匙定位精度问题。文中介绍了钥匙定位的基本原理，建立钥匙场强补偿模型，并通过测试验证了钥匙场强补偿模型的准确性。结果表明，采用本课题钥匙场强补偿算法，可以极大地减小场强测距误差，在汽车周边环境下有着很好的定位精度与极小的定位误差率。关键词：汽车钥匙定位；低频通信；信号场强；场强校准；接收信号强度
中图分类号：U463.67 文献标识码：A
基于低频通信的汽车钥匙定位方法研究
0 引言
随着科学技术的发展，无钥匙进入及起动技术已广泛应用于
汽车领域。得益于该技术，驾驶人员可以脱离汽车钥匙操作，只需要携带汽车钥匙靠近车辆，车辆即可自动完成钥匙识别并完成车辆解闭锁、解尾门、车辆起动操作[1]。同时，系统还可识别钥匙在车内的位置，当钥匙遗忘在车内时，可以快速定位并帮助用户到钥匙。
汽车钥匙定位是无钥匙进入技术的难点和重点，同时也是行业
的痛点。汽车钥匙定位技术具有复杂性以及影响因素的多样性，这
些复杂性常常导致汽车钥匙定位不准。如钥匙在车外却被系统定位
为车内，这不仅影响人们的用车体验，还造成一定的汽车安全隐患。好的钥匙定位算法是无钥匙进入及起动技术的关键。为提高
钥匙定位的准确性，各院校科研人员及汽车行业专家提出了很多提高钥匙定位准确性的方法。这些方法
主要分为两大类：一种是集中式与分布式定位算法；另一种是基于测距的定位算法和非测距的定位算法[2]。集中式定位算法将所有节点信息传送到某个中心节点进行定位计算并确定，特点是全局统筹，定位相对准确，但运算量大且难做到实时响应且成本高昂，实际应用并不常见。而非测距方式对硬件要求较低，精度相对也低[3]，对于汽车钥匙
定位领域应用同样不适用。因此，现实中多采用测距定位的方法，其中接收信号强度（RSSI）由于其成本较低且算法相对简单而得到广泛应用[4]。
对定位精确度的优化主要集中于两个方面：在定位方面，普
遍采用质心定位算法、改良质心定位算法、神经网络定位方法及
SPA 相对定位算法；在测距方面，基于RSSI 主要通过卡尔曼滤波、建立距离信号衰减模型、建立温度改正模型以及将测距问题转换为最大似然估计优化问题等方法降低测距的系统性误差[5-6]。但由于RSSI 易受到节点材质、硬件老化和观测环境的影响，这些
方法难以很好地消除外部多变环境因素的影响，温度改正相关模型又很难正确拟合出温度对测距的线性关系，存在拟合模型计算误差。
本课题提出一种矫正RSSI 测距的场强补偿模型。该模型无
需拟合温度关系曲线，测量简单，可以很好地消除外界环境对RSSI 测距的影响。
1 钥匙低频定位原理
当驾驶人员靠近主驾车门按门把手锁感应位置或踩制动踏板
时，车内会通过电生磁产生一个低频磁场。钥匙内部的电子控制单元能够通过磁场耦合的方式，检测出车内天线所发出低频磁场的强度，这个磁场强度随着与发射天线的距离变远而不断衰减。钥匙定位的实现源于磁场的磁感应强度能够反映出测试点距发射天线的距离。
钥匙接收到发射天线发来的低频磁场后，会根据接收到的磁
场强度进行校准，随后发送一个高频数据包反馈校准的接收磁场强度给车内微控制器。由于车内有多个摆放于不同位置的发射天线，当启动一次位置校验时，车内发射天线会依次发送低频场强，
钥匙端检测到这些场强均回复对应场强，车内微控制器即可根据得到的场强确认钥匙位置（图1）。
部温度、发射器电压和老化等因素的影响，为纠正由于环境条件（温度和电源电压）变化和应用过程中老化而导致的最小可测量磁场的任何变化，需要建立一个补偿模型。接收信号强度大小与外部影响因素具有以下关系。
（1）
（2）
（3）式中：rssi ext为外部接收信号强度；rssi int为内部接收信号强；rssi ref为下产线测量的接收信号强度；w0为基准信道带宽；为天线质量因子Q0的公差；gain%为信道增益Gain的公差；
,%为信道中决策阈值V ref的容差；m%为互感耦合量M的公差；为自电感变化量L0的容差；i0,%为感应电刺激I0的容差；i T,%
的公差。
（4）式中：RSSI compensated为补偿的接收信号强度；E_RSSI measured 为测量的外部接收信号强度；I_RSSI measured为内部接收信号强度reference为产线末端内部测量接收信号强度。
式中：rssi cor_x、rssi cor_y和rssi cor_z分别为X、Y、Z轴归一化轴后的正确接收信号强度，用rssi cor_x,y,z表示；rssi ext,x
式中：rssi log为接收信号强度的对数；B cor_x表示X轴的场强，Y、Z轴同理。
将数字向量长度线性化并计算校准后的外部磁场强度。
式中：rssi lin为线性化接收信号强度；B in为校准后的外部场强；sens_calc为接收天线可探测的最小场强。
图1 钥匙定位系统结构图
图2 场强校准过程图
图5 内部参考场强校准图强度保持平衡，即旋转角度不会影响最终场强。
图3 定点角度场强图
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