UWB賦予智能座艙新體驗

Jessica Zhou

2020年6月，蘋果聯(lián)合寶馬共同發(fā)布了數(shù)字車鑰匙，利用iPhone手機中的NFC芯片，靠近門把手即可解鎖車門，在車內(nèi)的無線充電區(qū)域感應(yīng)后即可發(fā)動車輛。當時，蘋果預(yù)告，利用iPhone手機中的超寬帶（UWB）U1芯片，車主不用掏出手機也能解鎖車門。

今年早些時候，寶馬發(fā)布了新一代iDrive智能化系統(tǒng)，就用到了UWB技術(shù)，是業(yè)內(nèi)率先支持UWB車鑰匙的車企。只要駕駛員靠近車門，不用掏出手機就能解鎖車輛，徹底拋棄傳統(tǒng)實體車鑰匙，且比藍牙和NFC方案具有更強的便捷性。利用UWB技術(shù)解鎖車門時，會在車主靠近車輛時計算實時距離，并根據(jù)車主偏好打開車內(nèi)的空調(diào)/座椅通風加熱/方向盤加熱等功能，這就增加了駕駛的舒適性。

UWB技術(shù)在汽車上可有多種應(yīng)用，除了開車門，還能在車內(nèi)實現(xiàn)對乘員的探測，防止車主因為粗心大意把小孩、寵物鎖在車內(nèi)。在后備箱安裝UWB，可以根據(jù)距離信息自動開啟后備箱門，也可以單獨分享給快遞員開啟后備箱。另外，還可以實現(xiàn)自動泊車、免下車支付等功能。

UWB技術(shù)是通過計算發(fā)射裝置和接收裝置之間的距離判斷二者相對位置。發(fā)射裝置會將包含時間戳的信號發(fā)射出去，接收器收到首先到達的信號，判斷為二者之間的直線距離，通過發(fā)射內(nèi)容中包含的時間信息，就能算出飛行時間（ToF），進而計算出飛行距離，實現(xiàn)精確定位。傳統(tǒng)RFID車鑰匙則不是采用這種方法，而是根據(jù)射頻信號強弱判斷“距離”，射頻信號越弱，則判斷距離越遠，射頻信號越強，則判斷距離越近。

相對于RFID和藍牙技術(shù)，UWB測量距離的精確度更高，可以達到厘米級（10 cm左右）。此外，UWB技術(shù)具有極高的時間分辨率。

UWB的抗干擾性能很強。藍牙與WiFi使用頻段為2.4 GHz，易受外界干擾（例如，微波爐也是2.4 GHz）。UWB常用頻段為是6.5 G和8 G，不易受外界干擾。而且UWB的時間戳極為精確，可以做到抗多徑干擾。

安全性方面，藍牙與WiFi容易受到中繼站攻擊，而UWB具備中繼攻擊保護能力，這主要得益于其精確計算實際物理距離的特性，如果芯片判斷飛行時間過長，直接判定車鑰匙不在有效范圍內(nèi)，即便放大信號干擾，也無法開啟車門，攻擊者無法對其進行欺騙。

預(yù)計全球UWB設(shè)備市場規(guī)模在2021年將達到2億多臺，到2027年將超過12億臺。除了智能手機之外，汽車是UWB應(yīng)用的另一大市場，今后幾年，每輛車的UWB采用率將逐步提高，預(yù)計2025年將占汽車市場總量的15%，2027年將增加到23.3%。

目前，研發(fā)車用UWB芯片的廠商主要有NXP、高通、Qorvo和蘋果等。

Qorvo研究UWB已有多年，非?？春肬WB的應(yīng)用前景。為了進一步提升在這一領(lǐng)域的技術(shù)水平，2020年初，Qorvo收購了愛爾蘭的Decawave，后者擁有多年的專業(yè)技術(shù)積累，在2013年就推出了第一款UWB定位芯片DW1000，是全球最早研發(fā)UWB產(chǎn)品的公司，并于2017年首次將UWB技術(shù)應(yīng)用在捷豹汽車里，是經(jīng)過市場驗證的可靠方案。目前Qorvo的硬件和軟件解決方案符合IEEE 802.15.4a/z和FiRa聯(lián)盟的 PHY與MAC規(guī)范。

Qorvo最新的UWB芯片代表是DW3000系列，今年6月，該公司宣布其支持與iPhone和Apple Watch中U1芯片互操作，符合2021年蘋果全球開發(fā)人員大會上公布的新Nearby Interaction協(xié)議規(guī)范草案要求。這種兼容性將使開發(fā)人員能夠根據(jù)相對于配備U1的iPhone或Apple Watch的位置、距離和方向輕松評估新的應(yīng)用，這為UWB技術(shù)在汽車上的應(yīng)用提供了更多可能性。