預防酒駕的新型無鑰匙啟動系統研究

黃志鵬

（華南理工大學廣州學院，廣東廣州　510800）

預防酒駕的新型無鑰匙啟動系統研究

黃志鵬

（華南理工大學廣州學院，廣東廣州510800）

本文基于預防酒駕技術和無鑰匙啟動系統兩大熱點提出了一個全新的概念，把指紋式酒精檢測系統和無鑰匙啟動系統進行無縫的融合，這樣子既能實現無鑰匙啟動，同時也能從根源上杜絕酒駕和醉駕的發生，確保了車輛事故的發生。事故據調研，全球的汽車市場上還沒有量產的這類產品，因此有必要對兩個系統進行無縫融合的研究和分析。

汽車電子無鑰匙啟動指紋式酒精探測

隨著中國城鎮化進程的加快，汽車的保有量也在逐年攀升，2015年預計達到1.5億，汽車已成為每個家庭普通的一員。

汽車鑰匙，從一開始只能打開/關閉車門這一單一功能逐漸發展成為現在的智能鑰匙：當車主靠近汽車時，汽車會自動地感應并對鑰匙進行識別，當識別到合法的鑰匙后，自動打開車門，解除安全防護。駕駛員只需踩下剎車并同時按下啟動按鈕Start/ON即可開啟汽車，真真正正地實現無鑰匙系統。

與此同時，中國的交通事故也處在極速攀升階段，2008年世界衛生組織發布的交通事故調查顯示，全世界大約有60%的交通事故都與酒后駕駛有關，酒駕已被視為因交通事故致殘或致死的首號重要殺手。

綜上所述，如果能把預防酒駕的技術和無鑰匙啟動系統結合在一起，既能節省開發成本，也能很好地從源頭上遏制醉酒駕駛人員僥幸的心理發生，據調查，目前還沒有該類量產的產品。

1　系統介紹

從圖1我們可以看到無鑰匙啟動系統采用雙向RFID加密認證，當鑰匙終端進入受信的區域里，會被控制單元發出的低頻感應信號喚醒，被喚醒后，鑰匙終端會自動發出含有身份信息的高頻信號到汽車的接收單元，車內控制終端通過判斷該高頻信號的合法性，只有合法的用戶才能被授權打開車門，駕駛者才能成功地通過點火按鈕（Start/On按鈕）啟動汽車發動機。

通常人喝酒之后，都會不知不覺地有出汗現象并且脈搏比沒有喝酒的時候較快，其排放出的汗液里也含有未消化完的酒精成分，喝酒越多，其汗液含有酒精的濃度越高，因此可以通過檢查手心汗液酒精濃度和脈搏的快慢來間接地判斷駕駛人員是否屬于酒駕，指紋式酒精檢測技術正是基于該原理來實現的。

圖2是燃料電池型酒精傳感器的工作原理示意圖，通過把酒精作為燃料對其進行氧化并由此產生一個電壓，電壓越高代表酒精的含量越大。

通過能斯特公式，我們可以得到如下方程：

通過測量傳感器兩端的輸出電壓E，來間接地計算出酒精濃度乙醇P。

圖1　無鑰匙啟動系統框架圖

圖2　燃料電池型酒精傳感器電化學反應

圖3　系統邏輯圖

圖4　攝像頭安裝示意圖

如何將圖3提到的兩大獨立的系統進行融合，我們可以將指紋式酒精探測傳感器安裝在車鑰匙的按鈕上和換擋桿上，通過和汽車的CAN總線進行連接，從人體的生物特征上，駕駛員的手心會不知覺地排除汗液，通過檢測其汗液的酒精濃度來間接代表駕駛員人體的酒精濃度，在駕駛員開門的時候，裝在車門把手的傳感器會自動檢測手心的酒精濃度，當檢測出酒精超標，系統會自動的發出警報（鳴笛和閃燈），鎖止發動機，禁止點火。假如酒駕者叫另外一個非喝酒的人員幫忙先啟動發動機，然后自己再駕駛，這種工況執行該系統也能做出正確的判斷，此時安裝在換擋桿上的傳感器就會發揮出應有的作用，它會間隔地檢測駕駛者手心出汗里的酒精濃度，萬一超標，系統就會告訴中控ECU使車不能加速，并使車慢慢減速，同時發出警告，阻止酒駕人員繼續行駛，提前杜絕意外發生的可能性。

2　系統未來的升級

從圖4我們可以看到系統未來的升級還可以借助安裝在汽車儀表板內的攝像機來感應駕駛者的行駛狀況，通過實時地監測駕駛員的閉目時間（從生理學上，人體疲勞后，其眨眼的頻率會改變，通過檢測眼睛的開閉時間、眼珠的運動軌跡、頭部的運動等信息來判斷駕駛者是否疲勞駕駛，該技術已經被證明是行之有效的方法），同時也與交警部分進行后臺的聯動。

3　結語

隨著射頻通信原理和通信認證技術的發展，無鑰匙啟動系統已慢慢進入汽車電子行列當中，并充當著非常重要的角色，在方便車主便利性的同時，也提高了汽車防盜的安全性。與此同時，人民生活水平的提高，應酬活動也相應對增多，親朋聚會難免會喝上幾杯，如何防止酒后駕駛也是交警部門一直頭疼的事情，如何在根源上杜絕酒駕，交警部門和相關部門也在一直尋求著最優的答案，本文首次提出了把預防酒駕的技術和無鑰匙啟動系統進行整合，一定程度上在源頭上遏制酒駕車主的僥幸心理，實測證明該系統是可行的。

［1］國家質量監督檢驗檢疫局.《車輛駕駛人員血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗》（GB19522—2004）.

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［3］孫皓.無鑰匙進入系統的設計和關鍵技術的研究［D］.哈爾濱工業大學，2009.6.

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［5］NXP. Security and Convenience： NXP's Keyless Access， Immobilization and Tire Pressure Monitoring Solutions［Z］. 2006.

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［8］CAN with Flexible Data-Rate Specification Version 1.0（released April 17th， 2012） BOSCH.

［9］Freescale Variable Key Security Protocol Transmitter User’s Guide.pdf.

［10］Freescale Variable Key Security Protocol Receiver User’s Guide.pdf.