引言
在科技飛速發展的當下，汽車智能化浪潮洶涌澎湃，其中數字鑰匙作為一項極具變革性的技術，正逐漸顛覆傳統汽車鑰匙的使用模式。數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。而在眾多支撐數字鑰匙的技術中，UWB（Ultra-Wideband，超寬帶）模塊憑借其獨特的優勢，成為了數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，遠遠超過了傳統通信技術的帶寬。例如，藍牙、Wi-Fi 等傳統無線技術的信號帶寬一般在幾十 MHz 以內，而 UWB 的信號帶寬可達到數百 MHz 甚至數 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 信號從發射端到接收端的飛行時間，由于光速已知，根據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，當發射端發出一個 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. 獨特優勢
高精度定位：UWB 最大的亮點之一就是能夠實現厘米級的定位精度，這是傳統的藍牙、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字鑰匙應用中，能夠精準判斷車主與車輛的距離，為實現自動解鎖、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境中，如存在多徑效應（信號在傳輸過程中經過多次反射、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，容易出現連接不穩定、信號中斷等問題。例如，在地下停車場這種信號復雜的環境中，UWB 數字鑰匙依然能夠穩定工作，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據，在短時間內消耗較少的能量，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字鑰匙應用來說非常重要，不會因為頻繁使用數字鑰匙功能而大幅縮短手機續航時間。
高速數據傳輸：UWB 技術采用非常低的功率和高帶寬，能夠在短距離內高速傳輸數據。通過按模式發送脈沖，UWB 對信息進行編碼，具備功耗低、抗干擾能力強等特征，能夠實現各種智能設備的位置、距離、方向感知，為車輛與數字鑰匙之間快速、穩定的數據交互提供了可能。
UWB 模塊在數字鑰匙中的應用
1. 工作流程
在數字鑰匙系統中，藍牙低能耗（BLE）和 UWB 技術通常協同工作。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，數字鑰匙協議會通過 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 數字鑰匙靠近車輛距離 1 - 3 米（可標定）時進入解鎖區，車門自動解鎖，同時轉向燈閃爍、并發出聲響迎接車主入座。當車主離開車輛，UWB 數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，節省尋車時間。
個性化設置：UWB 數字鑰匙可以與車輛內部系統連接，實現個性化功能定制。例如，當車主靠近車輛，車輛自動解鎖的同時，座椅、后視鏡等可以根據車主的習慣自動調整到預設位置，為車主提供專屬的駕駛環境。
數字鑰匙分享：一些車型的 UWB 數字鑰匙具備分享功能，車主可以將數字鑰匙分享給家人、朋友等。例如，車主可以通過手機將數字鑰匙分享給家人，家人無需物理鑰匙即可使用車輛，方便快捷。