PEPS（Passive Entry and Passive Start，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）可以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。
第一代：RFID PEPS
一、技术特点
RFID（Radio Frequency Identification，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PEPS系统使用的RFID工作频率有低频（125KHz）和高频（433MHz）两种。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。
二、系统方案
一套完整的汽车RFID PEPS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系统虽然对应车辆进入和启动两个功能，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。
（1）低频唤醒。当车主携带智能钥匙出现在低频天线覆盖的检测范围，并拉动门把手/按压开门按钮/一键启动按钮时，门把手/开门按钮/一键启动按钮会唤醒PEPS控制器，PEPS控制器会通过低频天线发射125KHz的低频触发信号。智能钥匙收到低频触发信号后，其内部会产生感应电流而被激活；
（2）高频认证。智能钥匙被唤醒后，会将自身的身份码通过433MHz高频信号发送给PEPS控制器。PEPS控制器识别到智能钥匙的身份码与内部存储的钥匙码匹配时，就会通过低频信号向智能钥匙发送验证码。收到验证码的智能钥匙会根据一定的算法计算出对应的数据并加密后以高频信号形式发出解锁/启动信号。PEPS控制器分析收到的数据与自己所计算出的数据进行比较，如果二者匹配成功，就会开启车门/启动车辆。整个过程，从唤醒到开启车门/启动车辆，只需几十毫秒的时间，用户不会感觉到有任何延时。
三、应用前景
当前RFID PEPS系统已经非常普及，可以说是新车的标配。整套系统经过近十年的快速发展，技术也已经非常的成熟，成本也非常喜人。对于部分保守的主机厂来说，RFID PEPS系统仍将是未来几年新车的首选方案。但是RFID PEPS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 PEPS退位可能仅剩下时间问题。
第二代：BLE PEPS
一、技术特点
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应用场景。BLE（Bluetooth Low Energy，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场景。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。BLE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，实现了在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。
二、系统方案
BLE PEPS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。BLE PEPS系统基于BLE的RSSI（Received Signal Strength Indicator，接收的信号强度指示）值来定位蓝牙智能钥匙的位置。
（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；
（3）BLE主模块把蓝牙智能钥匙的位置信息给到车身域控制器，车身域控制器根据蓝牙智能钥匙的位置信息再结合用户的操作，对车辆执行解闭锁或者一键启动的操作。
本文以车内中央布置3个BLE模块（1个主模块，2个从模块），车外布置3个BLE模块（从模块）的BLE PEPS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应用中分为车内和车外识别，车内用于启动，车外用于解锁。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。
溢出区：为保证扶手箱处BLE模块覆盖区域A可以把车内的范围全部覆盖，此时会有部分区域超出车内以外部分，如上图黄色覆盖区域，该区域称为溢出区。若把蓝牙智能钥匙放在该区域内，BLE PEPS系统依然会认为蓝牙智能钥匙在车内，此时也可以实现车辆启动功能。
盲区：为保证车内BLE模块覆盖的区域尽量少的溢出车外，用于判断车内区域的A区和B区的合集会遗漏部分车内区域，如上图两块红色区域，该区域称为盲区。若把蓝牙智能钥匙放在该区域内，定位算法会认为在车外，此时无法实现车辆启动功能。
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，这是特别考验OEM和Tier1工程能力的地方。
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车窗以及前挡风玻璃的位置，此时测得对应的扶手箱处、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。
三、应用前景
BLE由于普及度高、标准统一、生态完善、价格较低，BLE PEPS目前已经成为2020年以来最热门的功能，它提供了一部手机可以搞定一切的解决方案，但是BLE PEPS所存在的缺陷，也注定不是PEPS智能化进程中的最终归宿。
（1）致命的安全隐患。BLE PEPS通过RSSI值判断蓝牙智能钥匙和车辆蓝牙模块的位置，定位精度和信息安全方面略有不足。试想一个场景，当你将车停在别墅门前的私家车位上，进屋后你又将蓝牙智能钥匙丢在门口的收纳盒中。如果窃贼在靠近蓝牙智能钥匙的区域安装一个大号的中继器来放大蓝牙智能钥匙发射的低频触发信号，同时在车门附近放置另一个蓝牙收发器，则可轻松进入车辆，并开走车辆。这也被称为中继攻击（Relay Attack）;
（2）BLE采用的是2.4GHz频段，该频段的无线电波受人体的干扰非常大。当蓝牙智能钥匙和车辆蓝牙模块中间隔着人，此时的信号强度值会迅速衰减，使得BLE PEPS系统对蓝牙智能钥匙的位置判断出现问题，导致功能失效；
（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；
（3）BLE PEPS还不能完全取代当下的 RFID PEPS，蓝牙智能钥匙在没有电的情况下，无法打开车门，且不能进行备份启动。当前配置有BLE PEPS系统的新车，一般还会给车辆配置NFC或者保留IMMO的启动功能。
敬请期待：PEPS（下），UWB吹响的变革
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