UWB數字鑰匙

匯出匯款時未檢測到藍芽key怎麼辦

前言

2021年1月9日晚，在NIO DAY釋出會上，蔚來正式釋出了其首款轎車ET7。釋出會上宣稱：ET7配備了全球首款UWB數字鑰匙，能實現釐米級高精定位。

2021年CES展會上寶馬（BMW）宣佈：將為旗下 2022 款車型引入“增強版數字車鑰匙”（Digital Key Plus）功能的訊息。該數字車鑰匙基於蘋果力推的超寬頻（UWB）技術。車主無需從口袋或包中掏出實體鑰匙，即可輕鬆解鎖和啟動車輛。

近年來，UWB技術受到越來越多的關注，併成為通訊、定位技術的一個熱點；越來越多的主機廠和Tire1宣稱自己配置了UWB數字鑰匙，究竟什麼是UWB技術？用了UWB技術的數字鑰匙相比藍芽鑰匙、NFC鑰匙優點在哪裡？它又能為使用者帶來怎樣的體驗呢？

一、 UWB技術

UWB是Ultra Wide-Band縮寫，UWB技術中文名為超寬頻無線通訊技術，它來源於很久之前的脈衝通訊技術，是一種無載波通訊技術，UWB不使用載波，而是使用短的能量脈衝序列，並透過正交頻分調製或直接排序將脈衝擴充套件到一個頻率範圍內。

2002年，FCC（Federal Communications Commission，美國聯邦通訊委員會）批准UWB無線電在嚴格限制條件下可在公眾通訊頻段3。1GHz~10。6GHz上執行，共7。5GHz的頻帶；輻射功率方面，限定了遠低於BLE/WiFi的級別，-41。3dBm；而頻譜方面，UWB比BLE/WiFi的寬多了。此舉有力推進了UWB通訊的發展，隨之而來的便是各種技術方案圍繞國際標準的制定方面展開的激烈的競爭。

二、 UWB基本測距原理

TOF：Time Of Flight飛行時間測距法，主要利用訊號在兩個非同步收發機（Transceiver）之間飛行時間來測量節點間的距離。雙向飛行時間法（TW-TOF， two way-time of flight）每個模組從啟動開始即會生成一條獨立的時間戳 。模組A的發射機在其時間戳上的Ta1發射請求性質的脈衝訊號，模組B在Tb2時刻發射一個響應性質的訊號，被模組A在自己的時間戳Ta2時刻接收。有次可以計算出脈衝訊號在兩個模組之間的飛行時間，從而確定飛行距離S。

但是單純的TOF演算法有一個比較嚴格的約束：傳送裝置和接收裝置必須始終同步。這是一個比較棘手的問題，但是一種Double-sided Two-way Ranging的演算法巧妙的避開了這個問題，它即利用了TOF測距的優良特點，同時又極大的去除了TOF的同步問題，從而為TOF的實用化掃清了道路。

上面就是Double-sided Two-way Ranging演算法的實際模型和計算飛行時間的公式，可以看到它在計算飛行時間時僅僅需要分別來自上面和下面定位裝置的時間資訊，而不需要兩部裝置時間同步。

三、 UWB定位原理

眾所周知，藍芽定位技術用的是：AoA（Angle-of-Arrival：到達角度測距）原理；而UWB定位核心原理是ToA（Time of Arrival，到達時間測距），就是已知訊號傳輸速度情況下，透過傳輸時間得到距離。

目前定位演算法中比較成熟的有：TOA（到達時間）、TDOA（到達時間差）、AOA（到達角度或稱為DOA估計）定位技術和這三種技術的混合技術。

TOA透過分別測量移動終端與三個或更多基站之間訊號的傳播時間來定位。它採用了圓周定位。假如己知移動終端到基站i的直線距離尺Ri， 那麼由幾何原理可知，移動終端的位置一定在以基站i的位置為圓心，Ri為半徑 的圓周上。即若移動終端的位置（X0，Y0），基站位置為（Xi，Yi），則兩者滿足如下圖示關係：

然而事情都具有兩面性：TOA定位對傳播中產生的誤差比較敏感，這些誤差來自於傳播中的反射、 多徑傳播、非視距傳播和噪聲等干擾，會造成各圓無法相交或相交處不是一個點而是一個區域。同時TOA定位要求移動終端和基站之間在時間上要準確同步，1ns的同步誤差將會給定位帶來大約0．3米的不確定性。納秒級的同步精度在 許多通訊系統中是達不到的。因此，實際中很少使用單純的TOA定位。這裡不再詳述，感興趣的可以自行查閱TDoA，TWR，PDoA 等技術介紹。

四、 UWB數字鑰匙

汽車鑰匙經歷了機械鑰匙、晶片鑰匙、遙控鑰匙、無鑰匙進入系統、數字鑰匙等發展歷程。

數字鑰匙是指透過精準的藍芽定位、NFC、UWB等不同近場通訊技術和更加安全的鑰匙管理，將智慧手機、NFC智慧卡、智慧手錶和智慧手環等可穿戴裝置變成車鑰匙，從而實現無鑰匙進入和啟動、為他人遠端鑰匙授權、個性化的車輛設定等舒適方便的用車體驗。

UWB數字鑰匙主要是利用UWB的釐米級精準測距能力，透過車輛佈置多個錨點，與合法的手持鑰匙或手機相結合，實現車輛近距離精確空間感知。利用車輛空間感知，車輛自主判斷並控制車輛，實現智慧控制。如：如無感解閉鎖、主動迎賓、一鍵啟動、個性化設定、共享汽車、車隊管理、試乘試駕、快遞到車、自動泊車、車內活體檢測等。

UWB數字鑰匙是全新的無鑰匙進入系統，在接近車輛時，根據距離車輛會自動首先開啟迎賓燈，然後隨著距離的接近，會自動調整座椅位置等，然後靠近車門時，則自動解鎖；當遠離車輛時，也能夠自動根據位置變化來自動鎖車。解決車輛電子鑰匙中繼攻擊的安全漏洞。

UWB鑰匙的優點在於，它是一項具有近距離精確空間感知能力的技術；準確性高，感應智慧手機位置的準確性約為現有產品的 5 倍。

五、 總結

未來，UWB技術將與藍芽、Wi-Fi形成優勢互補，以滿足使用者在不同場景下的無線連線需求。三星、蘋果、華為等科技巨頭的爭相介入，UWB技術未來或將在智慧家居技術、增強現實、移動支付、無鑰匙進入汽車甚至室內導航中廣泛應用，行業生態將得到快速發展，進一步開啟市場空間。