UWB赋予智能座舱新体验

Jessica Zhou

2020年6月，苹果联合宝马共同发布了数字车钥匙，利用iPhone手机中的NFC芯片，靠近门把手即可解锁车门，在车内的无线充电区域感应后即可发动车辆。当时，苹果预告，利用iPhone手机中的超宽带（UWB）U1芯片，车主不用掏出手机也能解锁车门。

今年早些时候，宝马发布了新一代iDrive智能化系统，就用到了UWB技术，是业内率先支持UWB车钥匙的车企。只要驾驶员靠近车门，不用掏出手机就能解锁车辆，彻底抛弃传统实体车钥匙，且比蓝牙和NFC方案具有更强的便捷性。利用UWB技术解锁车门时，会在车主靠近车辆时计算实时距离，并根据车主偏好打开车内的空调/座椅通风加热/方向盘加热等功能，这就增加了驾驶的舒适性。

UWB技术在汽车上可有多种应用，除了开车门，还能在车内实现对乘员的探测，防止车主因为粗心大意把小孩、宠物锁在车内。在后备箱安装UWB，可以根据距离信息自动开启后备箱门，也可以单独分享给快递员开启后备箱。另外，还可以实现自动泊车、免下车支付等功能。

UWB技术是通过计算发射装置和接收装置之间的距离判断二者相对位置。发射装置会将包含时间戳的信号发射出去，接收器收到首先到达的信号，判断为二者之间的直线距离，通过发射内容中包含的时间信息，就能算出飞行时间（ToF），进而计算出飞行距离，实现精确定位。传统RFID车钥匙则不是采用这种方法，而是根据射频信号强弱判断“距离”，射频信号越弱，则判断距离越远，射频信号越强，则判断距离越近。

相对于RFID和蓝牙技术，UWB测量距离的精确度更高，可以达到厘米级（10 cm左右）。此外，UWB技术具有极高的时间分辨率。

UWB的抗干扰性能很强。蓝牙与WiFi使用频段为2.4 GHz，易受外界干扰（例如，微波炉也是2.4 GHz）。UWB常用频段为是6.5 G和8 G，不易受外界干扰。而且UWB的时间戳极为精确，可以做到抗多径干扰。

安全性方面，蓝牙与WiFi容易受到中继站攻击，而UWB具备中继攻击保护能力，这主要得益于其精确计算实际物理距离的特性，如果芯片判断飞行时间过长，直接判定车钥匙不在有效范围内，即便放大信号干扰，也无法开启车门，攻击者无法对其进行欺騙。

预计全球UWB设备市场规模在2021年将达到2亿多台，到2027年将超过12亿台。除了智能手机之外，汽车是UWB应用的另一大市场，今后几年，每辆车的UWB采用率将逐步提高，预计2025年将占汽车市场总量的15%，2027年将增加到23.3%。

目前，研发车用UWB芯片的厂商主要有NXP、高通、Qorvo和苹果等。

Qorvo研究UWB已有多年，非常看好UWB的应用前景。为了进一步提升在这一领域的技术水平，2020年初，Qorvo收购了爱尔兰的Decawave，后者拥有多年的专业技术积累，在2013年就推出了第一款UWB定位芯片DW1000，是全球最早研发UWB产品的公司，并于2017年首次将UWB技术应用在捷豹汽车里，是经过市场验证的可靠方案。目前Qorvo的硬件和软件解决方案符合IEEE 802.15.4a/z和FiRa联盟的 PHY与MAC规范。

Qorvo最新的UWB芯片代表是DW3000系列，今年6月，该公司宣布其支持与iPhone和Apple Watch中U1芯片互操作，符合2021年苹果全球开发人员大会上公布的新Nearby Interaction协议规范草案要求。这种兼容性将使开发人员能够根据相对于配备U1的iPhone或Apple Watch的位置、距离和方向轻松评估新的应用，这为UWB技术在汽车上的应用提供了更多可能性。