UWB技术在汽车安全中的应用

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随着科技的不断进步，各种技术正在悄然改变我们的日常生活。为了真正造福人类，技术不仅要简单易用，还需要具备安全性、可靠性和可信性。在这些技术中，射频（RF）技术无疑已经渗透到我们的生活中，从家家户户的Wi-Fi网络到智能手机的蜂窝通信，再到蓝牙技术的普及，使得设备之间的无线连接变得异常方便。而其中的一个新兴技术——超宽带（UWB），正逐渐展现出其在精准测距方面的优势，尤其是在汽车安全领域，它能够显著提高安全性并简化用户体验。

本篇文章将重点探讨UWB技术如何通过数字钥匙应用，使得汽车的交互更加便捷、安全、可信。

1.1. 什么是UWB技术？

UWB（Ultra-Wideband，超宽带）**是一种新型的射频技术，与传统的RF技术相比，它具有两个独特的优势：

• 宽频段：UWB通常工作在3.1 GHz到10.6 GHz的频率范围内，它能够支持极为精确的时间延迟测量。

• 精准的距离测量能力：UWB最大的特点是能够精确测量设备之间的距离，精度可以达到厘米级别，这种能力在传统的RF技术中是无法比拟的。

这种能力使得UWB在要求精确定位和高安全性的场景中尤其具有优势。特别是在车载应用中，它可以被用来实现更安全、更便捷的无钥匙进入系统。

1.2. 数字钥匙：提升汽车安全性和用户便利性

数字钥匙是由Car Connectivity Consortium（CCC）制定的一种新标准，旨在通过智能手机替代传统的车钥匙，实现自动解锁和远程启动功能。通过数字钥匙，车主可以更方便地进入汽车，而无需取出钥匙或手动操作。

UWB技术如何提升数字钥匙的安全性？

与传统的车钥匙（如RFID或蓝牙钥匙）不同，UWB技术能够通过时间延迟测量来精确计算车主与车辆之间的距离，这为数字钥匙提供了极高的安全性。具体来说：

• 精准的距离测量：UWB技术能够非常精准地测量智能手机与车辆之间的距离，通常可以精确到厘米级别。这意味着车辆只有在车主非常接近（通常是几米以内）时才会解锁，防止了车辆被非法解锁的可能性。

• 防止信号欺骗：传统的RFID或蓝牙技术由于信号较弱，容易被信号欺骗（即黑客伪造信号解锁车辆），而UWB由于其高精度的时间测量特性，几乎不可能被伪造或干扰。即便是有心的黑客也难以模拟UWB信号，极大增强了车辆的防盗能力。

• 自动解锁和自动上锁：当车主走近汽车时，车辆会通过UWB感知车主的位置，并自动解锁车门。当车主离开车辆时，车辆会自动上锁。这一过程无需车主主动操作，大大提升了用户的便利性。

1.3. 数字钥匙的工作原理：UWB与蓝牙低能耗的协同作用

在数字钥匙系统中，蓝牙低能耗（BLE）和UWB技术是协同工作的。具体过程如下：

1、蓝牙低能耗（BLE）初始化：

当车主靠近车辆时，智能手机首先通过BLE与车辆建立连接。BLE连接用于启动数字钥匙通信，并进行初步的用户身份验证。

2、数字钥匙协议通信：

一旦BLE连接建立，数字钥匙协议会通过BLE与车辆进行消息交换。这些消息包含了数字钥匙ID和用户身份验证信息，确保只有经过授权的车主能够解锁车辆。

3、公钥认证：

在这一阶段，通过公钥加密机制确保车辆和智能手机之间的身份可信度，防止被黑客伪造身份。

4、UWB初始化：

在身份验证完成后，系统会启动车辆和智能手机中的UWB收发器，并为它们分配特定的时间片，用于发送**扰乱时间戳序列（STS）**信号。

5、距离计算：

UWB收发器根据时间延迟测量计算智能手机和车辆之间的距离。通过精确的时间延迟分析，系统可以确定车主是否足够接近汽车，以便解锁车门。

6、自动解锁和自动上锁：

如果车主位于车辆设定的距离范围内，车辆会自动解锁。相反，当车主离开时，系统会检测到车主的离开并自动上锁。

1.4. UWB和数字钥匙的实际应用

1. 汽车门禁控制：

在汽车行业，UWB技术的应用非常广泛。通过数字钥匙技术，车主可以实现无钥匙进出车辆，而且整个过程更加安全和便捷。未来，几乎所有新款车都可能会采用UWB技术来替代传统的车钥匙和遥控器。

案例：例如，特斯拉Model S就已经开始使用BLE和UWB技术的结合，通过手机APP实现无钥匙进出，同时提高了安全性和便利性。

2. 智能家居和安全系统：

UWB技术不仅限于汽车行业，也可以应用于智能家居系统，通过精准的距离测量确保只有家中授权成员可以解锁门禁系统，防止非法入侵。

3. 资产跟踪：

UWB的高精度定位能力也使其成为资产管理和物流跟踪的理想选择。例如，工业仓库可以通过UWB实时跟踪货物的位置，避免库存丢失或错误。

1.5. UWB技术与传统RF技术的比较

1.6. UWB技术的未来发展与应用前景

随着智能汽车和物联网（IoT）的不断发展，UWB的应用将愈加广泛。未来，UWB将不仅仅用于车主识别和安全解锁，还可以在更多领域展现其优势：

• 智能家居：UWB技术将使家庭自动化系统变得更加智能和安全，例如，基于UWB的门禁系统、智能灯光控制等。

• 可穿戴设备：未来的智能手表、耳机等可穿戴设备也有可能集成UWB，实现无缝连接和高精度定位。

• 精确定位与资产管理：UWB将成为工业领域中物品追踪和位置管理的核心技术，特别是在仓库管理、物流和工业自动化中。

UWB作为一项革命性技术，以其超高的定位精度和安全性，正在改变汽车行业和智能家居领域。通过与蓝牙低能耗（BLE）的结合，UWB不仅提升了汽车的安全性和用户体验，还推动了智能化无钥匙进出系统的发展。随着技术的不断成熟，UWB的应用将更加广泛，未来的智能生活必将充满更多的惊喜。

2.1. CCC简介：

CCC（Car Connectivity Consortium）是一个跨行业标准化组织，旨在通过标准化接口技术，创建可持续和灵活的生态系统，从而提供一致的优质用户体验，覆盖所有汽车和移动设备。这个组织的成员包括智能手机厂商、汽车制造商、汽车Tier 1供应商、集成电路供应商、安全产品供应商等。CCC的目标是促进行业内各方共同合作，通过制定标准，确保汽车和移动设备之间的无缝连接。

CCC的一个重要目标是推动汽车行业数字化的发展，其中数字钥匙就是其中的重要应用之一。数字钥匙的技术实现，尤其是**超宽带（UWB）**技术的采用，为车主提供了更安全、便捷的无钥匙进出体验。

2.2. UWB技术与数字钥匙

UWB（Ultra-Wideband，超宽带）是一种使用非常宽的频带传输数据的无线技术，主要通过脉冲调制的方式在极宽频带上传输信息，能够提供非常高的定位精度，通常精度可以达到厘米级。与传统的RFID、蓝牙等技术相比，UWB能够提供更高的定位精度和安全性。

在数字钥匙的应用中，UWB主要通过脉冲调制发送信号。信号的每一帧由数千个脉冲组成，并按照特定的代码模式发送。通过对接收到的信号进行分析，系统能够准确地估算出时间戳的开始时间，并根据这一时间戳来确定用户与车辆之间的距离。这一过程被称为时距测量，它是实现数字钥匙高安全性和高精度的核心。

UWB的工作原理

1、脉冲调制：

UWB技术通过调制脉冲在特定频段内传输信号。每一帧信号包含数千个脉冲，每个脉冲在时间上具有高度精确的对齐和定时，从而确保高精度的时间戳计算。

2、接收信号的相关性：

UWB信号接收端会捕获到发送端发出的脉冲，并计算接收信号的直方图。这个直方图实际上是一个脉冲的相关性图，它反映了接收到的脉冲与发送脉冲的匹配情况。通过分析该图，系统可以非常准确地判断出脉冲的开始时间，从而计算出发射端和接收端之间的精确距离。

3、距离和位置估算：

基于时延测量，UWB能够以极高的精度计算出设备之间的实际距离。这个精度通常能够达到厘米级别，使得UWB成为在安全性要求较高的场合（例如汽车无钥匙进入）中不可或缺的技术。

2.3. 数字钥匙的应用：

数字钥匙系统的核心目标是通过智能手机取代传统的车钥匙，实现自动解锁和启动功能。而UWB在其中发挥的作用则是精准的定位和防伪。具体应用过程如下：

1、初始化过程：

当车主靠近汽车时，智能手机通过**蓝牙低能耗（BLE）**与车载系统建立连接，开始通信。这时，智能手机与汽车交换信息，验证用户身份。

2、身份验证与公钥加密：

一旦BLE连接建立，系统会通过数字钥匙协议交换必要的身份信息，如数字钥匙ID等。这一过程还通过公钥加密确保车主的身份是有效且受信任的。

3、UWB进行精确测距：

验证身份后，系统启动UWB通信，并分配时间片用于发送特定的**扰乱时间戳序列（STS）**信号。这些信号通过UWB传输，基于接收到的脉冲时间，系统可以非常精确地计算车主和汽车之间的距离，只有当车主处于几米范围内时，车辆才会自动解锁。

4、解锁与上锁过程：

当车主靠近车辆时，UWB精确测距后，车辆会自动解锁；离开时，车辆会自动上锁。这一过程完全自动化，无需车主手动操作，从而提高了用户的便利性。

2.4. 数字钥匙与UWB的安全性

UWB技术的高精度定位特性使其在安全性上表现出色，特别是在车主身份验证和车辆防盗方面。与传统的RFID或蓝牙技术相比，UWB的优势主要体现在以下几个方面：

• 防止信号欺骗：传统的RFID或蓝牙技术容易被信号欺骗，例如通过信号放大器伪造车钥匙信号。而UWB通过精确的时延测量技术，能够确保只有在车主非常接近车辆时才能解锁，大大提高了防盗性。

• 高精度定位：UWB能够实现厘米级的定位精度，而传统技术通常只能提供米级的定位精度。这使得UWB非常适合用于需要高精度位置验证的场景，如汽车的无钥匙进入系统。

• 抗干扰能力：UWB信号由于其高频特性，具有较强的抗干扰能力，这意味着即使在复杂的电磁环境下，UWB信号也能保持高精度和高可靠性。

2.5. UWB与传统RF技术的比较

2.6. UWB的未来发展与展望

随着智能化汽车和物联网（IoT）的快速发展，UWB的应用将进一步扩展，特别是在车载系统和智能家居领域。未来，UWB将不仅仅应用于汽车数字钥匙，还可能在其他多个场景中发挥作用：

1. 智能家居：通过UWB技术，可以实现智能门禁系统，确保只有授权成员能够进入家门，防止非法入侵。

2. 精确位置跟踪：在工业自动化、物流管理等领域，UWB将成为一种关键的位置跟踪技术，帮助实现精确的资产管理和实时位置监控。

3. 可穿戴设备：随着可穿戴设备的普及，UWB可能被集成到智能手表、耳机等设备中，实现更加精确的定位和连接。

总结

UWB技术通过其高精度定位和强安全性，为数字钥匙应用提供了坚实的技术支持。它不仅提高了汽车的安全性，防止非法解锁，还在用户体验上做出了巨大改善。随着技术的不断发展，UWB将在更多领域发挥重要作用，特别是在智能家居、物联网、工业自动化等行业中，UWB技术的应用前景广阔，未来的智能生活必将更加安全、便利。

3.1. UWB的基本原理

UWB（超宽带，Ultra-Wideband）技术是一种基于脉冲的通信系统，其工作原理与传统的无线通信技术有很大的不同。UWB使用极窄的脉冲（通常为2纳秒宽）进行数据传输。这些脉冲非常短小，但频率范围极广，能够占据一个500 MHz以上的带宽，从而实现高精度、高速的数据传输。下面是UWB系统的基本工作流程：

• 脉冲编码与扩频：UWB通过IPATOV（一种调制方法）和伪随机安全STS编码对脉冲序列进行编码。这些编码的脉冲被重复多次，以保证信号的可靠性与安全性。

• 帧结构：每个UWB传输帧由以下几个部分组成：这些部分依次排列，形成一个完整的传输帧。STS信号的生成与传输对于UWB的时距测量（Two-Way Ranging, TWR）至关重要。

• 头部（Header）

• STS（Scrambled Timestamp Sequence，扰乱时间戳序列）

• MAC头部（Medium Access Control header）

• 数据（Data）

3.2. UWB的双向测距（TWR）

**双向测距（Two-Way Ranging，TWR）**是UWB测量距离的主要方法，它用于计算两个UWB收发器之间的距离。在TWR过程中，每个收发器轮流发送其扰乱时间戳序列（STS），并根据以下步骤完成测距：

1、信号传输和接收：

在TWR过程中，首先，发送端会发出一个STS信号，并记录发送时间。

发送端的信号通过无线信道传输到接收端，接收端再发送一个应答信号。接收端同样记录下接收到信号的时间。

2、时间戳和加密：

在信号传输的同时，传输时间和接收时间的精确时戳会通过数据链路传输，并使用安全密钥进行加密。加密使用的是基于初始会话密钥生成的演变安全密钥，从而确保通信的安全性。

3、计算飞行时间与距离：

通过两次测量，可以计算信号的飞行时间，进而转换为距离。具体地，通过时延测量，系统可以精准地确定两个设备之间的距离。

4、误差校正：

由于时钟同步误差和其他系统误差的存在，UWB系统通过多次测量来消除误差，保证测量结果的精度。

在数字钥匙应用中，双向测距采用的是一对多协议，即智能手机或车钥匙（如车钥匙卡）作为UWB传输端，发送信号给多个车载UWB锚点（UWB anchors）。车辆上的每个UWB传感器都参与测距过程，通过应答信号确认距离。

3.3. 数字钥匙与UWB在汽车中的应用

数字钥匙是现代汽车中逐渐流行的一项功能，通过智能手机或钥匙卡替代传统的物理钥匙实现车门的开锁和车辆启动。UWB在其中扮演着至关重要的角色，尤其是在精确位置确认和安全性保障方面。以下是UWB在数字钥匙中的具体应用过程：

1、启动过程：

当车主靠近车辆时，智能手机或钥匙卡通过蓝牙低能耗（BLE）与车载系统建立初步连接，交换基本信息。这时，车主的身份会通过数字钥匙协议得到验证。

2、UWB的精确测距：

在身份验证成功后，车辆启动UWB通信。智能手机或钥匙卡发送STS信号，车辆周围的UWB锚点（传感器）依次应答。通过这些信号，UWB系统能够非常精确地计算出车主与车辆之间的距离。

关键：只有当车主位于设定的有效距离范围内（通常是几米内），车辆才会自动解锁。

3、自动解锁与锁车：

当车主靠近车辆时，UWB系统计算出的距离符合条件后，车辆会自动解锁。离开时，系统再次通过测距确保车主已远离车辆，车辆则自动上锁。

4、增加传感器提高精度：

在车辆上安装多个UWB传感器（锚点）能够进一步提高测距的精度。例如，车辆的四个角、车门等位置都可以部署传感器，以更精确地判断车主的相对位置和方向。

3.4. UWB的测距原理：信号相关性与时延分析

UWB系统的精确定位依赖于其时延测量技术，具体过程如下：

1、信号相关性：

在UWB系统中，接收到的信号经过多次反射后形成一个信号直方图，该直方图称为通道脉冲响应（CIR）。通过分析该直方图，UWB系统可以准确地推算出接收信号的到达时间。

2、直方图分析：

直方图的第一个峰值代表了信号的直视路径，即从发送端到接收端的直接路径。通过这个峰值，可以提取出设备之间的最短距离。

后续的峰值代表的是信号从周围物体或障碍物反射后到达接收端的路径，这些反射信号的处理有助于进一步增强测距精度。

3.5. UWB与传统定位技术的比较

UWB凭借其卓越的精度和抗干扰能力，在现代汽车与智能设备中展现了巨大的潜力。与其他无线技术（如蓝牙、Wi-Fi、RFID）相比，UWB的优势尤为突出，特别是在定位精度和安全性方面。

UWB技术以其高精度定位和强抗干扰能力，正在改变我们与设备、尤其是汽车的互动方式。其在数字钥匙中的应用提高了汽车的安全性和便捷性，为未来的智能交通和物联网生态系统提供了强有力的支撑。随着技术的不断发展和普及，UWB将在更多领域（如智能家居、物流追踪等）发挥重要作用，推动智能生活向更高水平迈进。

在现代无线通信中，UWB（超宽带）技术不仅以其高精度的定位能力广泛应用于车辆、智能设备等领域，还具备了安全性保护措施，确保第三方无法伪造传输数据，从而影响距离测量的准确性。这一安全功能在数字钥匙（Digital Key）等应用中尤为重要，避免了非法访问或设备控制问题。以下是UWB安全距离测量的深入解析。

4.1. 安全距离测量的核心技术：STS与加密保护

在UWB系统中，STS（扰乱时间戳序列，Scrambled Timestamp Sequence）是用于确保安全距离测量的关键技术。STS信号通过伪随机序列和加密技术来保护时间戳数据的完整性，从而防止第三方伪造信号，获得虚假的测距结果。

1、STS的生成与加密：

• STS信号是通过伪随机序列（Pseudo-Random Sequences）和加密技术生成的。其生成过程利用了**高级加密标准（AES）**协议，AES作为对称块加密算法，能够确保信息的保密性和完整性。

• AES协议：通过密钥保护STS数据，保证了数据的不可篡改性。生成的初始时间戳数据包来源于安全元素，并且是由经过验证的安全源提供的。

2、密钥交换与加密保护：

• 在UWB设备的初始化阶段，双方设备通过私钥和公钥进行安全交换。这一过程通过加密确保了初始STS密钥的安全传输和存储。

• 私钥与公钥的使用确保了只有授权的设备才能正确解密接收到的信号。每次数据传输后，STS密钥会发生变化，通过复杂的算法进行更新，从而增强了系统的安全性。

4.2. UWB的密钥管理机制：确保传输的安全性

为了防止未经授权的设备接收到信号，UWB系统采用了密钥管理机制，确保每个设备只能接收到它所授权的信号。通过私钥和公钥的加密技术，可以确保信号的安全性。

1、会话密钥共享：

• 会话密钥可以被多个UWB收发器共享，这些设备通过加密的方式确保只有已授权的设备才能接收到信息。在数字钥匙的应用中，这些密钥的管理由车厂和经销商分工负责，以确保密钥的使用不会被滥用。

• 在数字钥匙的管理中，OEM（原始设备制造商）负责根证书的管理，而本地经销商则负责中间证书的管理。这样确保了不同的密钥使用场景下的权限控制，例如车主丢失钥匙时，仍可以通过远程认证进行车钥匙的重置。

2、密钥共享与功能扩展：

• 密钥共享：功能允许车主为其他用户提供临时或有限的车辆访问权限。例如，车主可以设定使用时间限制，使得临时使用者只能在规定时间内使用车辆。通过这种方式，UWB技术不仅增强了安全性，还提高了便捷性和灵活性。

• 数字钥匙：还可以在车主丢失钥匙时，通过远程认证和密钥重置功能保证车辆安全，并减少因丢失钥匙而带来的麻烦。

4.3. 数字钥匙中的UWB与蓝牙协同工作

在数字钥匙应用中，蓝牙低能耗（BLE）与UWB协同工作，形成了高效且安全的通信链路。以下是这一过程的简要说明：

1、初始密钥交换：

蓝牙低能耗（BLE）**作为主要的通信协议，在车辆与智能手机或钥匙卡之间进行信息交换。首先，通过BLE进行设备连接并交换基本信息，确认身份。此时，UWB的初始化密钥（STS种子）也通过BLE进行加密交换。

2、STS加密与解密：

通过BLE协议传输的STS种子会通过公钥加密，确保数据的保密性。在接收端，私钥用于解密传输的STS种子，并验证数据的完整性，确保信号未被篡改。

3、数据加密与数字签名：

在传输过程中，私钥可以用于对信息进行数字签名，以确保数据在传输过程中未被非法修改。如果数据被篡改，接收方会发现签名不匹配，从而拒绝该数据。

4.4. UWB技术与其他安全技术的比较

UWB技术在提供高精度定位的同时，因其内建的加密与密钥管理机制，为高安全性应用提供了极大的保障。与传统的无线通信技术（如蓝牙、Wi-Fi等）相比，UWB在以下几个方面具有明显优势：

4.5. 总结与展望

UWB技术在数字钥匙中的应用，结合了高精度的测距功能和强大的加密保护机制，为现代汽车提供了前所未有的安全性与便捷性。通过双向测距（TWR）、STS加密、密钥管理等多重保障，UWB技术在防止信号伪造、确保安全接入等方面展现了巨大的潜力。

随着UWB技术的不断发展与普及，未来它不仅在汽车领域发挥作用，也将广泛应用于智能家居、物流追踪、健康监测等多个领域，推动更安全、更智能的生活方式。

随着智能汽车技术的发展，传统的数字钥匙（Digital Key）方案逐步演变以提高安全性、便捷性和用户体验。最初的数字钥匙仅依赖于智能手机和车辆之间的蓝牙通信，但随着对安全性需求的提升，单纯的蓝牙方案暴露出诸如中继攻击（Relay Attack）等安全漏洞。为了解决这一问题，UWB（超宽带）技术被引入，以提供精确的安全距离测量，确保车主靠近车辆时才允许解锁。

以下内容详细分析了数字钥匙的物理布局，涵盖了从简单场景到增强场景的演变，并探讨了如何通过多个UWB传感器和内部传感器来提高车辆安全性和精确度。

5.1. 简单场景——基于单一UWB传感器的数字钥匙

在最初的数字钥匙应用中，系统通过智能手机的蓝牙与车辆内部的蓝牙模块建立连接，实现车辆的解锁功能。当用户靠近车辆时，手机与车辆之间的蓝牙信号触发了车辆的解锁机制，极大提升了使用便捷性。然而，这一方案也存在一些明显的缺陷，尤其是在安全性方面：

1、中继攻击（Relay Attack）：

黑客可以通过在通信路径上监听和转发蓝牙信号，从而盗用车主的信息并触发车辆解锁。这种攻击方式能够绕过传统的蓝牙安全机制，危及用户的车辆安全。

2、单一传感器的限制：

在这种简单场景中，只有一个UWB传感器位于车辆上，用来测量智能手机与车辆之间的距离。虽然UWB的距离测量非常精准，但方向信息却无法获取。也就是说，车辆无法判断智能手机是从司机侧、乘客侧、前方还是后方接近。

这种设计虽然成本较低，但无法有效解决位置方向的问题，导致安全性有所妥协。

5.2. 增强场景——多传感器布置与更高精度的数字钥匙

为了克服单一传感器方案的局限性，增强场景通过在车辆外部安装多个UWB传感器来提升系统的准确性和安全性。多传感器方案不仅可以提供更长的测距范围，还能解决方向识别的问题，使车辆能够根据车主的具体位置自动进行解锁操作。增强场景的关键特点如下：

1、多个外部UWB传感器：

• 在车辆外部布置多个UWB传感器，有助于测量车主与车辆之间的精确距离。这些传感器分布在车辆的不同位置，使得车辆可以从多个角度测量距离，减少信号衰减（路径损耗）。这种设计使得UWB能够测量更长的距离并提高定位精度。

• 每个传感器都能够测量到车主的距离，通过综合多个传感器的测量数据，车辆能够精确计算车主与车辆的相对位置。

2、精准的方向判断与自动解锁：

• 多传感器布局使得车辆能够根据车主的方向来解锁相应的车门。例如，如果车主靠近驾驶员侧的车门，则车辆会自动解锁驾驶员侧的车门；如果车主靠近副驾驶侧，则副驾驶侧车门会解锁。

• 在车主接近时，车辆会根据方向信息判断并决定是解锁驾驶员门、乘客门还是后备厢门，从而提供更加智能和个性化的解锁体验。

3、车内UWB传感器：

• 除了外部传感器，车辆内部也需要安装UWB传感器，用于检测是否有智能手机（即数字钥匙）在车内。如果车主的手机不在车内，车辆则不会启动。这一功能不仅提供了额外的安全保障，还为车内占用检测等其他功能提供了技术支持。

5.3. UWB技术的多重应用场景

UWB在数字钥匙系统中的应用不仅局限于距离测量和安全解锁，它的精准定位和低功耗特点还使其能够扩展到更多的汽车功能中。以下是UWB技术在汽车领域的其他潜在应用：

1、占用检测与智能入座：

• 车内占用检测：通过车内UWB传感器，车辆能够检测到车主是否已经进入车内，并根据车主的位置自动调整座椅、后视镜等。

• 智能入座：车主进入车辆后，系统可以根据车主的身份和位置调整车辆设置，比如座椅、空调温度、娱乐系统等。

2、防盗与智能启动：

• 防盗功能：车主的智能手机可以作为防盗钥匙，车辆只有在确认手机在车内且在安全范围内时才能启动，从而有效防止盗车。

• 智能启动：通过车内外传感器的协同工作，车辆在确保车主靠近并在安全范围内的情况下自动启动车辆。

3、与其他IoT设备的连接：

• 车联网与智能家居：UWB技术不仅能用于车钥匙，还能与家中的智能设备进行联动，实现“无缝”进入车库、自动开门等功能，进一步提升用户体验。

从简单场景到增强场景的转变，展示了数字钥匙技术随着UWB传感器的引入，如何在确保便捷性的同时，大幅提升安全性和精准度。通过多传感器布局，UWB技术不仅解决了方向识别和长距离测量的问题，还为车内智能控制、占用检测、防盗等功能提供了技术支持。

随着UWB技术的发展，其应用场景将不断扩展，未来可能会涉及到更多的自动驾驶、车联网等高科技领域。通过UWB，汽车将变得更加智能和安全，进一步推动智能交通系统的发展。

随着超宽带（UWB）技术的不断发展，未来的智能车辆将能够通过精准的定位技术来识别并接送正确的乘客。这种技术不仅提升了车辆与乘客之间的交互智能化，还能够在复杂环境中，尤其是在乘客较为分散或人群密集的情况下，提供精准的接送服务。

6.1. 基于UWB的乘客识别

传统上，乘客接送时，车辆通过蓝牙或其他通信方式确认乘客的位置和身份。然而，蓝牙的定位精度较低，尤其在复杂环境中（如停车场、繁忙的街道或车站）可能会出现定位误差。相比之下，UWB技术凭借其高精度的距离测量优势，能够在更复杂的环境下确保准确的乘客识别。

通过安装在车内的UWB传感器与乘客智能手机上的UWB传感器相连接，车辆和乘客之间可以实现双向距离测量。这意味着：

• 车辆识别乘客：车辆通过多个UWB传感器，能够精确计算与乘客的距离，从而确定乘客的具体位置。

• 乘客识别车辆：乘客的智能手机同样可以通过UWB技术确定自己与目标车辆的距离，确保车辆是其预定的接送车。

这种双向测距技术不仅提升了接送的准确性，还确保了乘客能够迅速找到自己的车辆，避免了在拥挤的地方迷失的情况。

6.2. 蓝牙与车对行人（V2P）协议的协同工作

为了使UWB能够更高效地工作，尤其是在乘客和车辆之间建立起有效的通信链路时，蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy，BLE）和车对行人（Vehicle-to-Pedestrian，V2P）协议可以协同工作。具体流程如下：

1. 蓝牙启动UWB会话：当乘客接近车辆时，蓝牙低功耗技术可以首先被用来启动UWB通信会话。蓝牙协议用于简化初始的设备配对过程，并激活UWB传感器。

2. UWB设置距离测量：一旦蓝牙连接建立，UWB系统便开始启动其精确的距离测量功能。车辆和乘客的UWB传感器会在这时同步工作，计算出彼此之间的实时距离。

3. 车对行人协议：通过车对行人协议，车辆能够识别并定位步行中的乘客。这个协议不仅包括了与智能手机的通信，还能够利用车内的传感器和外部传感器来形成更为精确的乘客位置图。

这种协同机制保证了车辆和乘客之间的有效互动，在无需直接视线或依赖外部信号的情况下，便能准确识别乘客和车辆的相对位置。

6.3. 适用于共享出行服务的应用

在共享出行（如打车或共享汽车）服务中，乘客通常需要在繁忙的地点找到他们的接送车辆。这种情境下，UWB技术显得尤为重要，能够帮助司机在复杂的环境中定位乘客。

1. 精确定位乘客：通过多个UWB传感器部署在车辆周围，系统可以实时计算与乘客的相对距离，帮助司机快速识别乘客的位置，即便是在人员密集的街道或商场中。

2. 解决接送困扰：传统的接送服务中，司机常常需要在拥挤的场所反复寻找乘客，浪费时间并可能导致乘客错过车辆。通过UWB技术，车辆和乘客之间的精确定位大大减少了寻找时间，并且避免了误认和错过的情况。

3. 增强乘客体验：乘客可以通过智能手机实时查看自己与接送车辆的精确距离，避免盲目寻找或等待，同时还可以确保自己乘坐的是正确的车辆。

6.4. 多传感器的协作与更高精度

通过在车辆周围安装多个UWB传感器，系统能够进一步提高位置测量的精度。多个传感器的协作使得系统能够确定乘客与车辆之间的准确方位，不仅仅是简单的距离测量。例如：

• 多个传感器对比：车内或车外的多个传感器可以互相对比测量数据，计算出乘客在车辆的哪一侧，甚至可以判断乘客是从前方、左侧、右侧还是后方接近车辆。

• 更高的精度与响应速度：多个传感器配合UWB技术，可以大大降低传统距离测量技术的误差，提高接送的准确性和效率。

这种多传感器协作不仅适用于乘客接送，还可以扩展到智能泊车、车队管理、自动驾驶等多个应用场景。

总结

未来，UWB技术将极大提升智能车辆的定位与乘客识别能力。通过精准的距离测量与多传感器协作，UWB能够有效解决当前共享出行服务中的定位困难，为乘客和司机提供更加智能、便捷和安全的出行体验。而结合蓝牙低功耗和车对行人协议的协同工作，UWB的应用将变得更加广泛，逐步渗透到汽车安全、智能交通等多个领域，为未来的出行方式带来革命性的变化。

结论

超宽带（UWB）技术正成为许多应用领域中的突破性技术，包括家庭自动化、工业4.0，现如今也逐渐进入汽车领域。作为汽车无钥匙进入和数字钥匙系统的技术基础，UWB被广泛关注，并且其潜力远不止于此，能够在提升车辆安全性方面发挥重要作用。

在本指南中，我们仅仅触及了UWB在汽车领域的初步应用。未来的研究将进一步探讨UWB在汽车中的新兴应用，并展示这一技术如何推动UWB在车辆安全与安保领域的广泛应用，同时成为多个自动驾驶应用的关键推动力。UWB的一个突出优势是，它能够为汽车领域提供一种低成本且高度精确的点对点测距传感器解决方案，在需要重要外部定位信息的环境中，UWB的应用显得尤为不可替代。

此外，UWB与其他车辆技术（如车联网V2X）的结合，也能够带来很多好处，比如防止碰撞等安全功能的实现。随着技术的进步和普及，预计未来几年内，50%的新车将配备带有UWB技术的数字钥匙系统，这不仅提升了车辆的便利性，还加强了防盗保护。UWB传感器的大规模安装将为汽车领域带来更多的应用场景。

然而，要充分发挥UWB技术的潜力，理解其在汽车中的多种应用场景至关重要。在当前阶段，选择适合的UWB系统对于汽车制造商和供应商来说至关重要。想象一下，未来这些基本的防盗功能如何转变为生命拯救的关键应用！我们期待UWB技术在汽车安全领域的进一步创新和发展。

通过这种技术的持续创新和完善，UWB不仅会成为智能交通、自动驾驶、以及车联网的核心技术之一，更将在全球范围内提高汽车行业的安全性和效率，让我们的出行变得更加智能与安全。

来源：智能空间机器人

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吉利汽车、上汽乘用车、长城汽车、上汽大众、长安汽车、北京汽车、东风汽车、广汽、比亚迪、一汽集团、一汽解放、东风商用、上汽商用......

全球领先一级供应商：

博世、大陆集团、联合汽车电子、安波福、采埃孚、科世达、舍弗勒、霍尼韦尔、大疆、日立、哈曼、华为、百度、联想、联发科、普瑞均胜、德赛西威、蜂巢转向、均联智行、武汉光庭、星纪魅族、中车集团、赢彻科技、潍柴集团、地平线、紫光同芯、字节跳动、......

二级供应商(500+以上)：

Upstream、ETAS、Synopsys、NXP、TUV、上海软件中心、Deloitte、奇安信、为辰信安、云驰未来、信大捷安、信长城、泽鹿安全、纽创信安、复旦微电子、天融信、奇虎360、中汽中心、中国汽研、上海汽检、软安科技、浙江大学......