一种应用于车载通信的多天线结构及其定位方法与流程 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及车载无线数据通信技术领域，尤其是涉及一种应用于车载通信的多天线结构。背景技术：2.车辆无钥匙系统使得用户只需将车钥匙“放在口袋里”、无需拿出车钥匙，即可同时解锁和启动汽车，能够大大方便用户的车辆驾驶操作、提升用户体验感。3.常见的无钥匙进入系统，是由发射器、遥控中央锁控制模块、驾驶授权系统控制模块三个接受器及相关线束组成的控制系统。通常，遥控器和发射器集成在车钥匙上，车辆根据智能钥匙发来的信号，进入锁止或不锁止状态，甚至可以自动关闭车窗和天窗。无钥匙系统中的发射器涉及通信技术，传统方案大多采用rfid(radio frequency identification，射频识别)、nfc(near field communication，近场通信)、gps(global positioning system，全球定位系统)方式，以实现车钥匙与车辆之间的数据信号传输。4.然而在实际应用中，传统方案构造出的天线结构复杂、尺寸较大，并且在远距离、天气恶劣或存在遮挡情况下，难以保证定位精度、无法确保数据通信的可靠性，不利于无钥匙系统的稳定工作。技术实现要素：5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用于车载通信的多天线结构及其定位方法，能够实现一种结构紧凑、定位精度高、通信可靠的天线结构，确保无钥匙系统的工作稳定性。6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种应用于车载通信的多天线结构，包括集成安装于pcb板上的uwb(ultra wide band，超宽带)天线、ble(bluetooth low energy，蓝牙低能耗)天线和nfc(near field communication，近场通信)天线，所述uwb天线与设置于车辆的多个锚点通信连接，所述ble天线与车载蓝牙通信连接，所述多个锚点和车载蓝牙分别与bcm(body control module，车身控制模块)相连接，所述uwb天线用于实现钥匙与车辆之间的测距；7.所述nfc天线用于实现车辆的解锁、闭锁和启动；8.所述ble天线用于实现钥匙定位、无钥匙进入、无钥匙启动、远程控制。9.进一步地，所述uwb天线具体为cpw(共平面波导，co-planar waveguide)馈送的平面贴片天线。10.进一步地，所述多个锚点分别安装于车辆中控台以及四个大灯位置。11.进一步地，所述nfc天线具体为无源卡模式。12.进一步地，所述多天线结构还包括安装于pcb板上的uwb芯片、蓝牙芯片、无线充电芯片和电源芯片。13.进一步地，所述多天线结构还设置有type-c接口。14.进一步地，所述uwb芯片具体为ncj29d5。15.进一步地，所述蓝牙芯片具体为kw38。16.进一步地，所述无线充电芯片具体为bq51050b。17.进一步地，所述电源芯片具体为mf2dl(h)x0。18.一种应用于车载通信的多天线结构定位方法，包括以下步骤：19.s1、通过uwb天线获取钥匙与多个锚点之间对应的多个距离，其中，测距过程采用飞行时间(tof，time of flight)测距方式，具体为：发射装置将包含时间戳(sts，synchronous time stamps)的信号发射出去，接收器收到信号后，通过发射内容中包含的时间信息计算出飞行时间，进而算出飞行距离；20.s2、从多个距离中筛选出数值最小的两个距离；21.s3、根据步骤s2筛选出两个距离对应的锚点，确定出当前钥匙所处区域，所述区域具体为车辆前方、后备箱区、驾驶员侧或乘客侧。22.与现有技术相比，本发明具有以下优点：23.一、本发明通过在pcb板上集成安装uwb天线、ble天线和nfc天线，将uwb天线与设置于车辆的多个锚点通信连接、将ble天线与车载蓝牙通信连接、将多个锚点和车载蓝牙分别与bcm相连接，使得bcm能够通过can(controller area network，控制器局域网络)跟基站ble以及uwb锚点通信，进而利用uwb天线实现钥匙与车辆之间的测距；利用nfc天线实现车辆的解锁、闭锁和启动；利用ble天线实现钥匙定位、无钥匙进入、无钥匙启动、远程控制。不仅能够在有效提高定位精度、确保数据通信的可靠性，同时也使得整个天线结构更加紧凑、便于制造加工。24.二、本发明中，利用uwb天线实现钥匙与车辆之间的测距，uwb具有更宽的频带，且通过toa(time of arriva，到达时间)测距技术，能够确保更好的定位精度，此外，uwb天线采用cpw馈送的平面贴片天线形式，不需要在基板上钻孔，易于制造并与其他系统元件集成，便于装配，并且更适合mmic(monolithic microwave integrated circuit，单片微波集成电路)应用，25.三、本发明中，将uwb与ble无线技术相结合，设备和车辆之间的安全数据仍通过蓝牙技术进行通信，从而能够通过安全通道与车辆提供相互身份验证和数据分享，也能够实现通过兼容的移动设备进行被动无钥匙进入和引擎启动。26.四、本发明中，多天线结构上还安装设置有安装无线充电芯片、电源芯片和type-c接口，进一步确保多天线结构的供电可靠性及便捷性。附图说明27.图1为本发明的结构布局示意图；28.图2为nfc天线的无源卡模式示意图；29.图3a～3c为实施例中uwb天线及ble天线在pcb板的集成效果示意图(分别为顶层、侧视和底层示意)；30.图中标记说明：1、uwb天线，2、ble天线，3、nfc天线，11、uwb芯片，21、蓝牙芯片，4、无线充电芯片，5、电源芯片，6、type-c接口。具体实施方式31.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。32.实施例33.如图1和图2所示，一种应用于车载通信的多天线结构，包括集成安装于pcb板上的uwb天线1、ble天线2和nfc天线3(用于实现车辆的解锁、闭锁和启动)，其中，uwb天线1与设置于车辆的多个锚点通信连接，用于实现钥匙与车辆之间的测距；ble天线2与车载蓝牙通信连接，用于实现钥匙定位、无钥匙进入、无钥匙启动、远程控制，多个锚点和车载蓝牙分别与bcm相连接，多个锚点分别安装于车辆中控台以及四个大灯位置。34.在实际应用时，首先通过uwb天线获取钥匙与多个锚点之间对应的多个距离，其中，测距过程采用飞行时间(tof，time of flight)测距方式，具体为：发射装置将包含时间戳(sts，synchronous time stamps)的信号发射出去，接收器收到信号后，通过发射内容中包含的时间信息计算出飞行时间，进而算出飞行距离；35.再从多个距离中筛选出数值最小的两个距离；36.最后根据筛选出两个距离对应的锚点，即可确定出当前钥匙所处区域(车辆前方、后备箱区、驾驶员侧或乘客侧)。37.通过上述定位过程，能够有效提升定位的精准性。38.本技术方案考虑到现有技术尽管已经考虑在汽车中安装超宽带(uwb)无线电，目前最先进的解决方案使用lf-uhf(低频和超高频的组合)通道。但是，这些方案可能会受到中继攻击。为此，本技术方案将uwb无钥匙基础设施作为车载无线通信和车内无线传感器网络的最佳候选者，采用bcm通过can分别跟基站ble以及uwb锚点通讯来设计ble和uwb双天线模组，并结合nfc实现多天线结构。39.需要说明的是，nfc车钥匙往往需要用户将授权的智能手机贴近门把手才能解锁车辆，不仅使用感受方面略逊一筹，无形中也限制了多样化功能的实现。蓝牙钥匙则在定位精度方面和信息安全方面略有不足，过去几年汽车行业屡屡发生无钥匙系统被黑客攻击的案例，其中很多就是采用蓝牙方案。40.uwb数字钥匙即第三代数字钥匙，uwb全称为超宽带无线通讯技术，相比较于蓝牙通信技术，uwb具有更宽的频带，且通过toa到达时间测距技术，使其拥有更好的定位精度。利用uwb技术测量距离时精度最高可以达到厘米级，即10cm左右，远高于wifi、蓝牙等方案。41.本技术方案集成nfc卡片，实现车辆的解锁、闭锁和启动等功能，同时也通过蓝牙通信技术和车辆进行连接，实现钥匙定位、无钥匙进入、无钥匙启动、远程控制等功能。42.本技术方案采用uwb技术实现，而设备和车辆之间的安全数据仍通过蓝牙技术进行通信，从而使se(secure element，安全模块)能够通过安全通道与车辆提供相互身份验证和数据分享。为此构造了一款集成ble、se、uwb技术的应用于车载通信的多天线结构。43.在实际应用中，nfc采用无源卡模式，多天线结构的pcb板上还安装有uwb芯片11(与uwb天线1相连接)、蓝牙芯片21(与ble天线2相连接)、无线充电芯片4和电源芯片5，还设置有type-c接口6。44.本实施例中，uwb芯片1选用ncj29d5；蓝牙芯片21选用kw38；无线充电芯片4选用bq51050b；电源芯片5选用mf2dl(h)x0，符合iso/ec 14443-4和iso/iec 7816-4通信框架的非接触式智能卡协议，使其与大多数现有非接触式基础设施和nfc设备兼容，其非接触式性能支持用户便利性和长达10厘米的阅读距离。45.如图3a～3c所示，uwb天线为一种cpw馈送的平面贴片天线，是一种单平面结构，易于制造，并且更适合mmic应用，因为不需要在基板上钻孔，通过toa到达时间测距技术，使其拥有更好的定位精度，再通过低成本和极低的功耗，使其为人车交互带来更丰富的应用场景。在uwb天线旁集成了ble天线，通过改变不同的天线形式，使得其结构更紧凑，使其通过蓝牙通信技术和车辆进行连接，实现钥匙定位、无钥匙进入、无钥匙启动、远程控制等功能。46.也就是说，一方面uwb天线采用板载pcb天线，易于制造并与其他系统元件集成，便于装配，采用的是飞行时间(tof)测距，即发射装置会将包含时间戳(sts)的信号发射出去，接收器收到信号后，通过发射内容中包含的时间信息计算出飞行时间，进而算出飞行距离，实现精准定位。另一方面ble要求在100米以上进行数据传输，将uwb与ble无线技术相结合，能够实现通过兼容的移动设备进行被动无钥匙进入和引擎启动操作。47.综上可知，本技术方案通过集成nfc/ble/uwb天线方案，能够实现一种应用于车载通信的多天线结构，充分利用天线环境的最佳净空区域，其中，uwb天线采用板载pcb天线，在uwb天线旁集成ble天线，并结合无源卡模式的nfc天线，使得整个多天线结构更为紧凑、便于制造，并且有效提升定位精度及通信可靠性，从而确保无钥匙系统的工作稳定性。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!