線性調頻擴頻技術在車輛遠程控制上的應用分析論文
隨著汽車保有量的增加、消費者對舒適性的追求，對遠距離尋車、車輛信息(包括油量、車輛狀況等)及時獲取等車輛遠距離控制功能提出了新的要求，并逐漸得到了各大車廠的關注。目前工作于315/433 MHz頻段的遙控系統，因工作距離短、通信速率低、單向通信等特點，不能滿足用戶這方而的需求。基于CPS全球定位系統定位、3G通信的Telematics車聯網系統，在室內停車場、3G無覆蓋的區域也無能為力。
線性調頻擴頻技術，國內外的研究一直局限在雷達領域，隨著美國聯邦通信委員會(FCC)制定了民用公共安全、工業、科學與醫療和業余無線電采用擴頻通信的標準和規范，目前廣泛用于物流管控，工業監測和控制，醫療，安全網絡，人員和設備定位，以及汽車自主駕駛的局部定位等領域。
木文提出的車輛遠程控制方案，工作于全球適用的2.4 GHz ISM頻段(工業、科學和醫用頻段)，通過線性調頻擴頻技術，有效控制距離超過300 m ,能實現遠程遙控、信息交互，結合加速度傳感器可以實現包括車輛定位等多種車輛控制功能。
1 CSS線性調頻擴頻測距技術
采用電磁波測距受環境影響小，能全天候工作，而且電磁波還具有通信功能，使系統設計更簡潔。基于CSS技術的測距方法，具有測距精度高、不受多徑效應的影響、通信穩定性好、抗干擾能力強等優點。
1.1線性調頻信號
Chirp信號是一種擴頻信號，在一個信號周期內表現出線性調頻的特性，具有很強的自相關性，在求自相關提取信號時具有很好的抗干擾能力，消除了多徑效應的影響。線性調頻信號時域圖。圖1中，橫軸是時間，縱軸是頻率。接收數據時，利用了脈沖壓縮理論，匹配濾波可以在很短的時間內獲得很大的能量，接收機通過對能量的捕獲能夠把數據符號提取出來。線性調頻信號經過脈沖壓縮之后的窄脈沖信號。
1.2 2次測距法(TWR, Two Way Ranging)
當2個節點的時鐘不同步時，運用2次測距法(TWR)能精確地測出兩者之間的距離。
2遠程控制系統設計
遠程控制系統由兩部分組成:手持的遙控器和安裝在車上的控制器。圖4、圖5分別是遙控器的系統框圖、示意圖。遙控器由電源模塊、通信模塊、顯示模塊、單片機、按鍵、加速度計、振動電動機等組成。控制器的系統框圖，由電源模塊、單片機、通信模塊、IO輸入輸出模塊等組成。
采用Nanotron公司的NASTRI作為通信收發芯片[}z,al，工作于2.4 GHz ISM頻段，采用CSS擴頻技術，具有測距功能，硬件支持頻分多址FDMA，帶有3個非疊加頻率通道和7個疊加通道，支持125 k2M飾S的可配通信速率。
3車輛定位
只要能確定d1，d2,d3，就能根據余弦定理計算出相對角度，從而知道控制器所在車輛相對于遙控器的角度和距離。在B點，遙控器通過測距功能確定車輛的相對距離，但還不能確定車輛的相對方位，因為存在左右對稱的2個位置。此時偏離前進方向走動，到C點時，遙控器就能確定車輛方位了。
4車輛遠程遙控
本系統支持雙向通信，通信速率在125 k2 Mbps可配置，通信距離大于300 m，能實現RISE功能和車輛與遙控器間信息交互功能。在有效通信范圍內，系統都能遙控解鎖上鎖，并能通過設置RISE的有效工作范圍，解決因誤按動作帶來的安全問題。
以遙控解鎖為例說明，具體步驟如下。
1)按下遙控器中的Unlock鍵。
2)遙控器向控制器發出測距請求。
3)控制器收到信息之后，發送測距響應。
4)遙控器將測量得的距離與設定門限(假設:50 m)比較，如果大于50 m，在顯示屏上提示遙控超出距離。如果小于等于50 m，遙控器發送解鎖命令給控制器。
5)控制器收到解鎖信息，驗證遙控器的有效性。
6)確認遙控器有效之后，發出解鎖命令，并發送解鎖結果給遙控器。
7)遙控器收到控制器發送的信息，并在顯示屏上提示車輛已解鎖。5車輛信息遠程交互
本系統的通信距離大于300 m，在有效通信范圍內，實現基于無線雙向通信的信息交互。如:可以在進入車輛前控制空調，調節車內溫度;調節座椅、轉向盤等個性化設置;能獲得一些車輛的信息，如電池電壓、車內外溫度等;在車輛有突發情況時，發送信息給遙控器，遙控器通過振動電動機警示。
以獲得車輛電池電壓信息為例，具體步驟如下。
1)在遙控器中選中車輛信息中的電池電壓選項，遙控器向控制器發送獲取電池電壓請求。 2)控制器收到請求后，驗證遙控器的有效性。
3)確認遙控器有效性之后，控制器計算電池的電壓，并把結果發送給遙控器。
4)遙控器收到電池電壓值后，顯示在顯示屏上。6車輛遠程控制試驗文中的系統在試驗車上.選擇馬路邊進行了試驗驗證。選取的測量距離分別是50m, 70m, 100m,150m, 200m, 250m, 300m，在每個點測量20次。
從試驗結果可以得出如下結論:距離越遠，距離測量精度越低，通信的丟幀率越高。在300 m距離時，測距精度不超過2m;在50 m距離時，不超過1m。能夠滿足目前功能的需要，通過軟件處理能夠進一步提高系統的性能。
5結論
本文提出的基于線性調頻信號擴頻技術的車輛遠程控制系統，不僅可以定位車輛，還延長了傳統RISE的遙控距離，并可遠程獲得車輛的實時信息。大大提高了操控的舒適性，是目前Telematics系統的一個很好的補充，對車輛安全控制具有長遠的意義。
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