随着苹果、小米等消费电子大厂的加持，UWB技能重新引起了大家的关注。而2020年以来，宝马和蔚来等主机厂搭载UWB钥匙开始，海内主机厂也开始争相研究。本日禀享的数字钥匙基于UWB技能，通过智好手机，实现钥匙功能。传统汽车钥匙是钥匙+遥控功能，只能实现开门关门。数字钥匙拥有无钥匙解锁和闭锁，远程钥匙授权，开关车窗、空调和共享车辆等功能。
本文共四个部分
全体汽车钥匙的发展进程，经历了最初的机器钥匙到遥控钥匙，再到PEPS钥匙系统，以及我们本日要讲的数字钥匙。数字钥匙对付用户来说，实现了2个基本用户需求：
尤其是，宝马将在 2022 款车型引入基于苹果超宽带（UWB）技能的“增强版数字车钥匙”，蔚来也将在今年交付的ET7和ET5配备UWB数字钥匙，此外，三星也正与宝马、奥迪、当代、福特等车企进行基于UWB技能的互助，基于此海内主机厂也开始争相研究UWB。
从用户的角度出发，传统样式的汽车钥匙在利用过程中，会碰着各种问题。例如钥匙忘带了、钥匙丢失了、找不到钥匙、钥匙被锁车里，或者手里拿了很多东西腾不脱手拿钥匙等等。
基于以上各种缘故原由，汽车钥匙逐步从遥控钥匙到PEPS钥匙，再到如今的数字钥匙。
数字钥匙几个优点：
1. 便于携带，或者说不须要额外携带物理钥匙，手机即可成为钥匙。
2. 无感利用，解放双手。不用操作钥匙或者手机，根据钥匙和车辆之间的不同间隔，由远到近，分别实现舒适迎宾、无钥匙进入和无钥匙启动等功能。
3. 钥匙共享，办理汽车共享的场景需求，此功能更可以在汽车租赁和汽车维修等生活场景中进一步运用。
4. 安全保障 从遥控钥匙出身，一贯发展到后面的蓝牙数字钥匙，个中中继攻击一贯是绕不开的话题。UWB方案中加入了安全韶光戳的技能，极大提升了UWB防中继攻击能力。
二、低功耗蓝牙BLE和超宽带UWB的事情事理
这部分先容低功耗蓝牙BLE和超宽带UWB技能数字钥匙的事情事理。
数字钥匙大略说，便是把手机当钥匙，并且用无线技能来实现手机的定位功能。只要车真个掌握器可以识别并且定位到，合法手机处在不同区域，就能实现不同功能。例如在几十米的地方实现的是遥控功能，而靠近车身十米旁边就会有迎宾动作，再靠近一两米旁边就可以实现自动解锁。进到车里，实现车辆启动。停车熄火后，在阔别车辆后，实现车辆闭锁功能。
以上各类功能，依赖于两种技能，分别是蓝牙定位和UWB定位。
蓝牙定位的事理紧张运用的是蓝牙旗子暗记场强值，简称RSSI（Received signal strength Inducaror）。
场强值与间隔干系。基本趋势是，离的越近，场强值越大，离的越远，场强值越小。但由于蓝牙旗子暗记的频率比较高为2.4HGz旁边，这就决定了它的一个物理特性：间隔较近的地方，场强值变革较大，和间隔位置有趋近线性的关系。但是到了比较远的地方，比如1.5米以外，这时候场强值的变革比较小，此时就不能精确地识别到间隔的变革。
一样平常而言，可以通过至少三根天线得到的场强值来打算间隔得到定位的一个点。理论上，天线数量越多，定位精度越精确。但由于蓝牙本身的特性，在远间隔的时候，它的定位精度很难被大幅度提高。下图，可以看到实测中，间隔0.1米到1米之间，场强值的改变有20旁边，到了10米-20米，场强值改变不到10，这解释这时间隔的改变已很难精确。
在UWB技能运用到汽车钥匙之前，汽车利用的纯蓝牙数字钥匙在一定程度上代替了物理钥匙。其紧张从软件标定算法上对测距效果进行了优化。但仅靠场强值来实现定位，感知精度不准始终是蓝牙的一个痛点。而基于UWB技能的数字钥匙带来的精准定位，无疑对数字钥匙开辟了另一个发展方向。
1. 什么是UWB技能
UWB（ultra wideband）也叫超宽带技能，是一种利用1GHz以上频率宽带的无线载波通信技能。实在超宽带UWB技能并非新技能。最早60年代就已利用在军事雷达领域，汽车领域运用UWB技能没有手机行业早。汽车数字钥匙引入UWB技能紧张还是随着近几年手机运用UWB技能而衍生出来的。
UWB技能采取翱翔韶光测距，time of flight。车端中，UWB锚点可以实现钥匙和车身的测距功能。在发射装置中将含有韶光戳的旗子暗记发射出去后，吸收端通过吸收到的信息打算出翱翔韶光，进而推算出翱翔间隔，实现精准的测距。根据钥匙与车端各锚点的综合间隔，进行综合打算，这时候车端系统就可以实时得到钥匙所处的精确区域或者位置。
但UWB也有一个多径传输问题，UWB旗子暗记碰到障碍物，可能会被反射或者被接管，导致测距未必是真实间隔。这就须要开拓职员通过一系列算法优化，借助多个锚点赞助，只管即便精确测距。一样平常来说，UWB定位精度可以达到零米级。
总的来说，UWB技能有两个特色：
定位精度高，UWB定位精度可以达到零米级别抗滋扰性强，UWB技能可以实现有效对抗多径滋扰问题以下表格是传统无钥匙系统的PEPS高低频技能蓝牙BLE技能和UWB技能的比拟。
总体上，PEPS高低频物理钥匙的定位精度很高，但定位覆盖范围比较小，也没有办法做钥匙分享和做防中继攻击。BLE蓝牙技能覆盖范围广，定位精度同样不高，基于手机和云端，它可以实现钥匙分享，但依然在防中继攻击方面没有好办法。而UWB技能，它的定位精度很高，定位覆盖范围很广，而且具备了防中继攻击的能力。防中继攻击问题，也打开了UWB在汽车、支付等高安全哀求场景运用的大门。但它本钱太高了，这个也是各个主机厂比较关注的问题。
表格中另一个蓝牙BLE技能：AOA技能，实在也可以和UWB技能一样，可以基于旗子暗记本身，比如用翱翔韶光TOF来做精准测距，效果也远远好于场强值的打算，且也无需加装昂贵的UWB设备。
那为何到目前为止，都没有实现呢？
根本缘故原由是目前市情上的手机不支持这种蓝牙的测距办法，以是我们现在用的蓝牙通通都是用场强值打算来做定位。
UWB数字钥匙为何会兴起，紧张是手机配置了该功能。现在市情上，紧张是苹果、小米和三星手机支持UWB功能。以是，从这方面来说，汽车数字钥匙的发展开拓，已不再是汽车行业本身的发展趋势单方面的决定的，而是由越来越多的跨界互助在旁边着。
三、UWB系统的实现方案1. 为何UWB技能将成为汽车数字钥匙的紧张技能？
UWB的开拓过程，还有一个绕不开的话题，即CCC规范。基于UWB功能开拓的CCC3.0规范，是2021年7月份正式发布的。2021年7月CCC车联网同盟（Car Connectivity Consortium)将UWB定义为第三代数字密钥的核心技能，这个规范明确了第三代数字钥匙是基于UWB/BLE+NFC的互联方案。这个规范的出台，明确提出了UWB与BLE技能的结合，进一步推进了数字钥匙的发展。这也是近年来主流车企纷纭改道UWB数字钥匙的缘故原由。
UWB数字钥匙领悟了UWB、BLE蓝牙和NFC三种无线通信技能。
UWB测距功耗很高，无法像蓝牙一样，进行不间断地广播和连接。因此UWB测距功能，建立在蓝牙连接的根本上。蓝牙的功耗较低，在较远的地方，可以前辈行蓝牙连接，进行身份认证、数据交互，并进行粗略的定位。连续靠近车辆之后达到UWB测距的范围后（离车十几米旁边），再开启各个锚点的UWB的测距功能，各个锚点进入事情状态，就可以实现实时的定位。
从上图可以看到，UWB系统增加了信息安全干系的硬件安全芯片，并且在安全芯片里面集成了和CCC协议干系的软件。这个紧张是为合营手机真个加解密和CCC协议。这种架构也是参考原来NFC数字钥匙的方案，也便是CCC2.0规范的哀求，只是把原来的NFC通道改成了蓝牙通道。
四、总结1. UWB技能的拓展运用
UWB技能的引入为人车互动带来更多想象空间，但UWB的运用是在只管即便不增加硬件本钱的根本上，让UWB的特性得到最大化的运用。比如，UWB雷达脚踢技能。
在确认数字钥匙到达车辆后备箱外部指定的位置之后，可以开启UWB的雷达探测办法，对用户靠近后的脚踢动作进行识别。
另一个运用，用UWB技能实现车内活体检测功能。用车内支配的UWB锚点，利用多普勒事理，对人体和宠物进行风雅动为难刁难识别，以达到预警功能。
在数字钥匙系统开拓过程中，还有很多东西是可以探索和考试测验的。比如各个协议平台的共存和互通，这也是各主机厂比较关注的问题。目前协议平台紧张有三个，以苹果为代表的CCC协议，以华为为代表的ICCE协议，以小米为代表的ICCOA协议。
2. 数字钥匙面临的寻衅
对付车厂和各车端供应商而言，如何做到跨平台的支持和掩护就显得尤为主要。毕竟，用户只关注体验感和舒适度，关心钥匙分享是否都可以跨平台进行，更主要的，用户更关心车真个运用是不是可以达到一个平衡。
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题图来自Unsplash，基于 CC0 协议。
