2020年10月20日 | 看似普通的无钥匙进入技术，其实也在「偷偷」进化

关于汽车无钥匙进入技术，我们曾经进行过一些讲解，归类下来就这么几类：钥匙卡（NFC 近场通讯技术）、遥控钥匙（蓝牙+ RF 无线射频技术）、手机蓝牙钥匙（蓝牙）、手机 NFC 钥匙（NFC）、云钥匙（通过手机应用程序与车子建立远程通信控制车子状态）。

这里面常用到的技术无非这么几种：NFC（也算是 RFID 的一种）、RFID、蓝牙、WiFi 等等。

常规的无钥匙解锁的过程中，大概是这样的：钥匙会给车子发送一个信号，然后车子会和实体钥匙 or 手机钥匙发过来的信号进行确认，然后解锁车辆。

但是需要注意的是，大多数无钥匙进入系统只是通过信号强度来确定车辆驾驶员是否在范围内。也就是说，只要把这个沟通过程的信号放大，使得车子和钥匙「以为」车主就在附近，即可完成解锁操作。

这就产生了一种攻击方式：中继站攻击。比如说，我在家睡觉，钥匙就在旁边，靠近车辆的小偷会拉门把手假装开车门，然后通过手中的中继站收集来自车辆的请求解锁信号，这个信息会发送到靠近我身边钥匙的另外一个人的中继站里，而后发射到钥匙里，钥匙在收到信号后会返回一个有效信号，通过两个中继站回传到车内。中继站的作用就是放大了车子和钥匙沟通的信号强度，使得车子和钥匙「以为」车主就在车旁边，然后完成解锁动作，小偷就这样把车偷走了。

不要惊讶，这样的事情经常在欧美地区发生。此前，一台特斯拉就是被窃贼使用这种方式偷走的。之后，为了应对这种风险，特斯拉又通过 OTA 推送了一个 Pin To Drive 功能，该功能会提醒用户创建私人 PIN 码, 为车子再上一层锁，在解锁车门之后，只有输入正确的 PIN 码才能启动车辆。

当然，给车钥匙戴一个隔离套，屏蔽汽车钥匙、电子设备等发射的低频信号也是一个不错的方式。

但是，这些方法终归治标不治本，唯有从根源上出发才能真正解决这些问题。

于是，「超宽带进入系统」出现了。

基于 UWB 的无钥匙进入系统

在聊这个技术之前，我们首先要了解什么是 UWB（Ultra Wide Band，超宽带）。

根据百度百科的定义，UWB 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，主要用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。如果一个无线电系统拥有超过中心频率 20%的相对带宽，或拥有 500MHz 以上的绝对带宽，则称之为 UWB 无线电系统。

UWB 利用频谱极宽的超宽基带脉冲进行通信，可以通过非常窄的脉冲进行传播，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、截获率低、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。记住这些个优点，我们后面会用到。

还是我们刚刚说到的中继站攻击。如果把 UWB 技术融入到无钥匙进入系统，那么结果会很不一样。

UWB 使用飞行时间（ToF，使用信号从源物体到目标物体再返回并再次确定两个物体之间的距离所需的时间进行精确测量。）计算，可以精确地知道从发射器到接收器之间的飞行距离，可以给到一个高精度定位。

通过这种高精度的定位，系统会通过钥匙到车子的信号传递时间来计算用户与车子的距离，如果窃贼想要通过中继站增强信号来获得开门权限，当系统探测到用户到车子的距离超出钥匙控车的最远距离，即会判定这是一次攻击，不会开启车门。

可以有效避免中继站攻击，对于追求安全的车厂们来说，很有吸引力，而且，当手机上拥有 UWB、蓝牙和 NFC 三个功能时，可以为用户提供更安全且精准的无钥匙进入体验：使用蓝牙唤醒 UWB，加密传输数据功能，UWB 则用于精准定位，而 NFC 则是用于手机没电情况下的备用进入手段。

设想一个场景，当车和手机都搭载 UWB，用户走进车辆的迎宾区，车子的迎宾灯自动亮起；当人走进车大概 1.5 米到 2 米，车子自动解锁；当人进入车内，系统自动启动车辆。

这就是一个完整且顺滑的无钥匙进入体验，而这个场景的实现就是基于 UWB 的精准定位上。

UWB 智能进入系统为何没有规模普及？

虽然 UWB 具有低功耗、高安全性的特性，甚得车厂的芳心，但是，为什么还是无法规模普及？

首先，当然是成本。作为一项比较新的技术，在量还没有起来的情况下，在价格上没有太大优势。此外，在车厂看来，找不到理由和动力去升级到 UWB。

虽然目前蓝牙做定位不够精确，可以粗糙到有一米这么大的误差，但是主机厂认为从用户的感受来讲，体验还 ok，而且经过近些年的发展，蓝牙已经成为电子产品的标配，同时通信标准统一，拥有庞大的生态，价格美丽，主机厂没有理由和动力再加额外的成本升级 UWB。更何况，智能化标杆特斯拉都还在用基于蓝牙的解决方案。

此外，超宽带系统缺少统一标准，各厂商使用各自的方案，各自为营，各自为战， 导致系统之间无法互联互通。这在一定程度上影响该技术的普及。且从车机端到手机端到云后台，整个链条上参与者众多，一家车厂很难做到安全全覆盖，需要行业的协同合作。

这些，都是 UWB 智能进入系统暂时未能普及的原因。

UWB 瞄准的是未来

不过这个领域参与的玩家不少，大陆就是其中之一。

2016 年开始，大陆、宝马以及苹果就已经开始了 UWB 合作，旨在用苹果的手机去结合它的后台以及手机上的 App，去做基于 UWB 的数字钥匙，甚至于落地车型和时间点都有了：明年 7 月份就会实现量产，首先会在宝马 5 系上搭载，后续再适配到其他车型。

这就是我们在今年苹果 WWDC 上看到的那条新闻。

看到这里，不难理解，为什么苹果的无线 CarPlay 以及 Apple Car Keys（也就是手机 NFC 钥匙）会首先在宝马的车型上落地，原来两家公司早就「勾搭」在一起了。

苹果已经在去年发布的 iPhone11 Pro 上预置好了 UWB，甚至基于这项技术开发了新的功能和玩法。比如：在使用隔空投送（AriDrop）时，只需将你的 iPhone 指向其他人的 iPhone，系统就会为对方优先排序，让你更快速地共享文件。

此外，苹果还将发布基于 UWB 技术的 Tag 寻物标签，用户可以将这个小配件放在想要定位的物体上（比如钱包），当物品离开用户一定范围后，手机就会发出警告。

这些都是基于 UWB 的新玩法，明年要在宝马上落地的智能手机钥匙系统也是其中之一，非常值得期待。

目前，搭载 UWB 的手机厂商并不多，但是，可以预见的是，苹果的这一举动将会促使 UWB 成为行业标配。去年 8 月，恩智浦、三星、博世、索尼等公司组建了 FiRa 联盟，国内的小米、OPPO 也加入了该联盟，共同发展 UWB 生态系统，这对于基于 UWB 的智能手机钥匙技术的发展可以起到不小的推动作用。

除了可以用作手机无钥匙进入系统，UWB 的用途还有很多。比如：提供更为精准的远程泊车、实现雨量感应、车内乘客检测等，这些都是基于 UWB 的精准定位和发射模式的应用延伸。

去年，大众就演示了其与恩智浦基于 UWB 研发的诸多应用，比如车辆防盗、自动拖车挂钩和车内乘客监测等。

大陆集团也有类似的场景开发和应用：

方兴未艾

从目前来看，基于 UWB 的无钥匙进入技术仍处于一个很初期的阶段，各方面没有准备完善，但是主机厂有防御中继站攻击的需求，有需求就会有市场。今年 6 月，大陆集团宣布拿下了来自欧洲和亚洲的三大全球车企的无钥匙进入系统的订单，宝马肯定是其中之一。不过在回答媒体问答时，大陆透露，除了宝马，跟另外四家车企也有相应的合作。

从目前来看，不单是主机厂们逐渐开始选择 UWB，与此同时，基础建设包括消费电子市场上 UWB 的应用也逐渐增加，在两方需求的共同推动下，UWB 将来成长空间非常巨大。

但是不可忽视的是，蓝牙也在进行精确定位和防中继站攻击的开发，二者势必会存在很大的竞争。比如说理想 ONE 的无钥匙进入解决方案，采用低功耗蓝牙加上车内设置的五根定位天线、一根通讯天线实现从 20 米外至车内的实时位置通讯（普通蓝牙钥匙都是单蓝牙进行定位，无法实现用户无感进入），车子从 20 米左右的距离定位到用户手机位置，随着用户靠近时车辆自动开启迎宾功能，拉车门时解锁。上车后只需要深踩一脚刹车挂挡就可以正常行驶， 全程无需掏出手机 。

但是，需要注意的是，UWB 不仅仅在安全性和便利性上拥有优势，同时有很强的扩展应用能力，一旦 UWB 的行业标准形成，再加上大规模应用，将会发展出自己的生态系统，届时，超宽带无钥匙进入系统将迎来蓬勃发展。