引言
在科技飛速發(fā)展的當下，汽車智能化浪潮洶涌澎湃，其中數(shù)字鑰匙作為一項極具變革性的技術，正逐漸顛覆傳統(tǒng)汽車鑰匙的使用模式。數(shù)字鑰匙借助先進的無線通信技術，讓車主能夠通過智能手機等移動設備實現(xiàn)車輛的解鎖、啟動等操作，極大地提升了便捷性。而在眾多支撐數(shù)字鑰匙的技術中，UWB（Ultra-Wideband，超寬帶）模塊憑借其獨特的優(yōu)勢，成為了數(shù)字鑰匙領域的核心技術，為用戶帶來了前所未有的安全與便捷體驗。
UWB 技術概述
1. 技術原理
UWB 是一種新型的射頻技術，工作頻段通常處于 3.1GHz 到 10.6GHz 的范圍。與傳統(tǒng)射頻技術不同，UWB 并不依賴于正弦載波進行信號傳輸，而是通過發(fā)送和接收具有納秒級甚至皮秒級的極窄脈沖來傳遞信息。其信號帶寬極寬，遠遠超過了傳統(tǒng)通信技術的帶寬。例如，藍牙、Wi-Fi 等傳統(tǒng)無線技術的信號帶寬一般在幾十 MHz 以內(nèi)，而 UWB 的信號帶寬可達到數(shù)百 MHz 甚至數(shù) GHz。這種寬頻段的特性使得 UWB 能夠支持極為精確的時間延遲測量。在測距方面，UWB 主要采用飛行時間法（TOF）和到達時差法（TDOA）。飛行時間法通過測量 UWB 信號從發(fā)射端到接收端的飛行時間，由于光速已知，根據(jù)信號傳播時間乘以光速，就能精確計算出兩個模塊之間的距離。例如，當發(fā)射端發(fā)出一個 UWB 脈沖信號，接收端接收到該信號時記錄下時間，兩者時間差即為信號飛行時間，進而得出距離。到達時差法則是利用多個基站接收信號的時間差來確定標簽的位置。多個基站同時接收來自同一標簽的 UWB 信號，由于標簽到不同基站的距離不同，信號到達各基站的時間也不同，通過測量這些時間差，便可以計算出標簽相對于基站的位置。
2. 獨特優(yōu)勢
高精度定位：UWB 最大的亮點之一就是能夠實現(xiàn)厘米級的定位精度，這是傳統(tǒng)的藍牙、Wi-Fi 等定位技術難以企及的。例如，在停車場中，車主使用配備 UWB 數(shù)字鑰匙的手機，能夠精確地知曉車輛所在位置，輕松找到車輛，而不會像使用傳統(tǒng)定位技術那樣，在偌大的停車場中苦苦尋覓。這種高精度定位能力在數(shù)字鑰匙應用中，能夠精準判斷車主與車輛的距離，為實現(xiàn)自動解鎖、自動上鎖等功能提供了有力保障。
強抗干擾能力：UWB 信號的頻譜范圍寬，且信號功率譜密度低。這使得它在復雜的電磁環(huán)境中，如存在多徑效應（信號在傳輸過程中經(jīng)過多次反射、折射等，導致接收端收到多個不同路徑的信號）、信號遮擋等情況下，仍能保持穩(wěn)定的測距性能。相比之下，藍牙等技術在受到其他無線信號干擾時，容易出現(xiàn)連接不穩(wěn)定、信號中斷等問題。例如，在地下停車場這種信號復雜的環(huán)境中，UWB 數(shù)字鑰匙依然能夠穩(wěn)定工作，準確地與車輛進行通信，確保車主順利解鎖車輛。
高安全性：UWB 技術在通信安全方面采用了非對稱加密和隨機數(shù)生成等多重防護機制。特別是針對中繼攻擊（黑客通過中繼設備劫持信號，在遠距離外模擬車主信號解鎖車輛），UWB 的獨特測距和時間戳技術使得被劫持信號無法通過時間驗證。傳統(tǒng)的 RFID 或藍牙技術由于信號較弱，容易被信號欺騙，而 UWB 由于其高精度的時間測量特性，幾乎不可能被偽造或干擾，極大地增強了車輛的防盜能力。
低功耗：UWB 信號采用短脈沖傳輸數(shù)據(jù)，在短時間內(nèi)消耗較少的能量，因此模塊整體功耗較低，適合采用電池供電的設備，可延長設備的使用時間。這對于依靠手機電池供電的數(shù)字鑰匙應用來說非常重要，不會因為頻繁使用數(shù)字鑰匙功能而大幅縮短手機續(xù)航時間。
高速數(shù)據(jù)傳輸：UWB 技術采用非常低的功率和高帶寬，能夠在短距離內(nèi)高速傳輸數(shù)據(jù)。通過按模式發(fā)送脈沖，UWB 對信息進行編碼，具備功耗低、抗干擾能力強等特征，能夠實現(xiàn)各種智能設備的位置、距離、方向感知，為車輛與數(shù)字鑰匙之間快速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交互提供了可能。
UWB 模塊在數(shù)字鑰匙中的應用
1. 工作流程
在數(shù)字鑰匙系統(tǒng)中，藍牙低能耗（BLE）和 UWB 技術通常協(xié)同工作。當車主靠近車輛時，智能手機首先通過 BLE 與車輛建立連接。BLE 連接用于啟動數(shù)字鑰匙通信，并進行初步的用戶身份驗證。一旦 BLE 連接建立，數(shù)字鑰匙協(xié)議會通過 BLE 與車輛進行消息交換，在這一階段，通過公鑰加密機制確保車輛和智能手機之間的身份可信度，防止被黑客偽造身份。之后，車輛啟動 UWB 通信。智能手機或鑰匙卡發(fā)送 STS 信號，車輛周圍的 UWB 錨點（傳感器）依次應答。通過這些信號，UWB 系統(tǒng)能夠精確地計算出車主與車輛之間的距離。當車主靠近車輛，UWB 系統(tǒng)計算出的距離符合預設條件后，車輛會自動解鎖。例如，當 UWB 數(shù)字鑰匙靠近車輛距離 1 - 3 米（可標定）時進入解鎖區(qū)，車門自動解鎖，同時轉向燈閃爍、并發(fā)出聲響迎接車主入座。當車主離開車輛，UWB 數(shù)字鑰匙遠離車輛距離 4 米（可標定）時，整車自動閉鎖，控制靠近鑰匙側轉向燈閃爍，并發(fā)出聲響。
2. 應用場景
無感進入與啟動：車主無需拿出手機或鑰匙，當攜帶 UWB 數(shù)字鑰匙靠近車輛時，車輛能夠自動檢測到并解鎖車門，進入車內(nèi)后，無需插入鑰匙，即可直接啟動車輛。例如，車主雙手提滿物品走向車輛時，無需騰出手來尋找鑰匙，車輛自動解鎖，上車后輕松啟動車輛，整個過程順暢自然，大大提升了用戶體驗。
精準定位尋車：在大型停車場中，車主可以通過手機上的 APP，利用 UWB 的高精度定位功能，快速、準確地找到自己車輛的位置。APP 能夠在地圖上精確顯示車輛與車主的相對位置，引導車主順利找到車輛，節(jié)省尋車時間。
個性化設置：UWB 數(shù)字鑰匙可以與車輛內(nèi)部系統(tǒng)連接，實現(xiàn)個性化功能定制。例如，當車主靠近車輛，車輛自動解鎖的同時，座椅、后視鏡等可以根據(jù)車主的習慣自動調(diào)整到預設位置，為車主提供專屬的駕駛環(huán)境。
數(shù)字鑰匙分享：一些車型的 UWB 數(shù)字鑰匙具備分享功能，車主可以將數(shù)字鑰匙分享給家人、朋友等。例如，車主可以通過手機將數(shù)字鑰匙分享給家人，家人無需物理鑰匙即可使用車輛，方便快捷。