搭载UWB的汽车交付,UWB定位技术继手机后在车端“落地开花”?

集微网报道,2022年3月28日,搭载超宽带(UWB,Ultra Wide Band)数字钥匙的蔚来ET7车型正式交付,标志这一项技术终于在车端“落地”。而在此前很长的一段时间里,UWB曾经被认为是一种从未真正成功的通信技术,直到Apple采用了它。

UWB技术是一种无线载波通信技术,利用纳秒至微纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。而且UWB并非一种全新的技术,但确实属于一项慢热的技术。早在20世纪60年代,UWB就已广泛地应用于军方雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中,2003年开始进入民用领域。据前华为手机美国采购部主管杨如春曾在文章介绍,在著名的Gartner技术炒作曲线里,UWB在2004年炒作周期中达到顶峰,但在2008年后被抛弃,当时已经有一批初创公司因此而倒闭。

因其在抗干扰和定位精度方面的优势,UWB这一技术在2015年左右被更多科技公司看到和应用,到了2019年苹果在iPhone 11发布会上,三款新手机均配备一个自研的采用UWB的U1芯片,支持室内导航和物件跟踪服务,一夜之间又重新唤起市场的极大兴趣。

那么,缘何UWB数字钥匙也逐渐受到汽车制造商的青睐?除了蔚来ET7,搭载UWB技术的宝马创新BMW iX车型也将交付,宝马、奥迪、福特、大众、本田等车企据悉也陆续宣告将与手机厂商合作推出基于UWB 技术的新一代数字化车钥匙。

 

缘何UWB在车端逐渐得到青睐?

清研智行(北京)科技有限公司产品总监、高级工程师刘继达对集微网表示,目前市场上占比最大的车用数字钥匙是采用BLE蓝牙技术的第二代数字钥匙。

蓝牙数字钥匙通信距离比第一代(基于NFC近场通讯技术的数字钥匙)更远,可以通过蓝牙信号的强弱粗略感知车与钥匙的位置关系,但其感知精度与准确性都有所欠缺。更为关键的是,蓝牙通讯在信息安全方面存在漏洞隐患。

据悉,2019年,欧洲和美国相继爆出通过中继攻击的方式对高端品牌车辆实施盗窃的事件,尤其是在英国地区,仅2019 年前10个月就有超过14000多起针对数字钥匙进入系统的盗窃事件,相当于每38分钟就有一起此类盗窃案件发生,而且,小偷的作案时间通常不到30秒,作案工具中继设备和攻击教程甚至在网络上也可以购买,对人身和财产安全造成极大的伤害。


图源:蔚来

而解决中继攻击最有效的方法是在收发信号中加入时间戳(Time Stamp)。刘继达表示,在UWB通信的一个数据串里,最多可以加入将近8000个安全位,而且安全位需要跟车端进行滚动解锁,才能解出来一个时间戳。那么,利用这种时间戳,就可有效防止中继攻击,极大提升了数字钥匙的安全性。

数字钥匙的位置感知精度也得到了质的飞跃,相比蓝牙技术的定位精度是米级以上,UWB的定位精度最高可达到0.1米,能非常准确感知到钥匙在车的具体位置,包括在车内还是车外,甚至是在哪一个车座上,那么,用户就可以精确地设定什么位置解锁,以及根据座椅调节功能进行个性化的设置等等。可以说,这将给用户个性化体验带来很大升级,契合了智能电动汽车时代的终端消费理念。

标准+生态赋能,UWB上车才能“遍地开花”?

除了技术本身的优势之外,刘继达表示,UWB技术在车端的落地还有赖于标准的落地和生态的发展。

2020年,IEEE发布了802.15.4C的协议,主要是从底层像PHY、MAC物理和链路层增强了UWB本身技术的安全性,这就使得像车端或在支付领域这种强安全需求的应用场景有了基础。

同时,2021年7月,专门定义手机跟汽车之间连接和交互应用层协议的3C联盟(Car Connectivity Consortium)宣布,其数字密钥发布3.0规范计划增加了蓝牙低能耗和UWB无线连接技术,使无源钥匙接入和引擎启动兼容移动设备。

可以说,这两个标准陆续发布才为UWB技术的车用以及数字钥匙的应用打下了坚实的基础。那么,在这之后,各个主机厂商才更有信心或者更有动力去推动UWB的落地。

对于UWB技术在车端的商业化落地,生态发展举足轻重,而手机厂商是其中至关重要的一环。如前文所言,苹果的iPhone 11是全球第一款支持UWB技术的智能手机。三星也紧随其后,成为第一家支持UWB的安卓生态智能手机厂商。国内手机厂商小米,去年发布MIX4也搭载了UWB技术。所以现在看来,主流的手机厂商,无论从高端机,还是旗舰机型,都开始陆续的支持UWB技术。

而生态的发展正是UWB能在车端真正落地的重要契机。在手机厂商的带动下,主机厂商也看到了未来生态的发展和落地的可能性,否则如果车端UWB没有手机的支持,实际上这一技术可能也用不起来。

刘继达表示,根据ABI research机构预测,在2025年前后,能支持UWB技术的手机市场份额应该在30%到40%左右。这意味着,生态基本上会在2024年到 2025年逐渐发展起来。现在来看,其实主机厂很多搭载UWB车型的落地,真正量产也要到2023、2024年这个时间段,所以也能赶上这一波生态的红利。

UWB车端应用可拓展,为人车互动带来更多想象?

汽车进入智能电动时代,如何让终端消费者为体验买单?个性化、差异化的人车互动体验更为重要。而UWB技术的新应用,正好可以给人车交互带来更多的想象空间。

一方面是,如前文所言的基于数字钥匙的位置服务,例如,可以在车外可以设置迎宾区、感应区、解锁区,而且通过不同的区域,车可以跟乘客有一些互动,比如进到了迎宾区以后,车灯就可以迎宾闪烁,包括车的座椅可以调节到固定的位置,后视镜打开,把所有的迎宾的功能完成,然后车辆就自动解锁。而这些个性化的设计正是现在一些智能电动车企所希望的。

除此之外,UWB还可以发挥基于雷达特性的一些服务。不同于基于位置的服务,其底层原理就是能够精准的测距。而基于雷达的服务,是利用了多普勒的效应,即在环境中可以检测到是不是有这种运动,或者是这种微运动存在。

而利用这种雷达的效应可以实现很多场景。例如,做尾门的脚踢,现在尾门的脚踢可能用电感技术,那么汽车搭载UWB模块后,就直接可以复用硬件,来实现尾门的脚踢功能。

比如清研智行推出的UWB数字钥匙方案中,可通过复用车端UWB硬件实现UWB雷达功能,在无需增加成本的情况下,通过高灵敏度的UWB雷达算法,实现精准检测脚踢动作的智能尾门功能。

另外,类似的方案也可实时监测车内生命体征状态,包括对车内遗留的儿童、宠物等的智能化活体检测,从而避免可能出现的生命危险。

结语

对于UWB上车的前景,按照UWB芯片方案供应商NXP的说法,UWB技术的潜力是巨大的,2025年后大部分新车将搭载。但需要指出,现阶段,UWB技术受限于能提供车规级芯片的厂商有限,所以其早期成本确实比蓝牙高一些,但伴随UWB技术的发展和各类玩家的加入,特别是像芯片厂商的增多,预计未来这一技术的成本肯定是会随着批量应用而下降。

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