引言
在科技飞速发展的当下，汽车智能化浪潮汹涌澎湃，其中数字钥匙作为一项极具变革性的技术，正逐渐颠覆传统汽车钥匙的使用模式。数字钥匙借助先进的无线通信技术，让车主能够通过智能手机等移动设备实现车辆的解锁、启动等操作，极大地提升了便捷性。而在众多支撑数字钥匙的技术中，UWB（Ultra-Wideband，超宽带）模块凭借其独特的优势，成为了数字钥匙领域的核心技术，为用户带来了前所未有的安全与便捷体验。
UWB 技术概述
1. 技术原理
UWB 是一种新型的射频技术，工作频段通常处于 3.1GHz 到 10.6GHz 的范围。与传统射频技术不同，UWB 并不依赖于正弦载波进行信号传输，而是通过发送和接收具有纳秒级甚至皮秒级的极窄脉冲来传递信息。其信号带宽极宽，远远超过了传统通信技术的带宽。例如，蓝牙、Wi-Fi 等传统无线技术的信号带宽一般在几十 MHz 以内，而 UWB 的信号带宽可达到数百 MHz 甚至数 GHz。这种宽频段的特性使得 UWB 能够支持极为精确的时间延迟测量。在测距方面，UWB 主要采用飞行时间法（TOF）和到达时差法（TDOA）。飞行时间法通过测量 UWB 信号从发射端到接收端的飞行时间，由于光速已知，根据信号传播时间乘以光速，就能精确计算出两个模块之间的距离。例如，当发射端发出一个 UWB 脉冲信号，接收端接收到该信号时记录下时间，两者时间差即为信号飞行时间，进而得出距离。到达时差法则是利用多个基站接收信号的时间差来确定标签的位置。多个基站同时接收来自同一标签的 UWB 信号，由于标签到不同基站的距离不同，信号到达各基站的时间也不同，通过测量这些时间差，便可以计算出标签相对于基站的位置。
2. 独特优势
高精度定位：UWB 最大的亮点之一就是能够实现厘米级的定位精度，这是传统的蓝牙、Wi-Fi 等定位技术难以企及的。例如，在停车场中，车主使用配备 UWB 数字钥匙的手机，能够精确地知晓车辆所在位置，轻松找到车辆，而不会像使用传统定位技术那样，在偌大的停车场中苦苦寻觅。这种高精度定位能力在数字钥匙应用中，能够精准判断车主与车辆的距离，为实现自动解锁、自动上锁等功能提供了有力保障。
强抗干扰能力：UWB 信号的频谱范围宽，且信号功率谱密度低。这使得它在复杂的电磁环境中，如存在多径效应（信号在传输过程中经过多次反射、折射等，导致接收端收到多个不同路径的信号）、信号遮挡等情况下，仍能保持稳定的测距性能。相比之下，蓝牙等技术在受到其他无线信号干扰时，容易出现连接不稳定、信号中断等问题。例如，在地下停车场这种信号复杂的环境中，UWB 数字钥匙依然能够稳定工作，准确地与车辆进行通信，确保车主顺利解锁车辆。
高安全性：UWB 技术在通信安全方面采用了非对称加密和随机数生成等多重防护机制。特别是针对中继攻击（黑客通过中继设备劫持信号，在远距离外模拟车主信号解锁车辆），UWB 的独特测距和时间戳技术使得被劫持信号无法通过时间验证。传统的 RFID 或蓝牙技术由于信号较弱，容易被信号欺骗，而 UWB 由于其高精度的时间测量特性，几乎不可能被伪造或干扰，极大地增强了车辆的防盗能力。
低功耗：UWB 信号采用短脉冲传输数据，在短时间内消耗较少的能量，因此模块整体功耗较低，适合采用电池供电的设备，可延长设备的使用时间。这对于依靠手机电池供电的数字钥匙应用来说非常重要，不会因为频繁使用数字钥匙功能而大幅缩短手机续航时间。
高速数据传输：UWB 技术采用非常低的功率和高带宽，能够在短距离内高速传输数据。通过按模式发送脉冲，UWB 对信息进行编码，具备功耗低、抗干扰能力强等特征，能够实现各种智能设备的位置、距离、方向感知，为车辆与数字钥匙之间快速、稳定的数据交互提供了可能。
UWB 模块在数字钥匙中的应用
1. 工作流程
在数字钥匙系统中，蓝牙低能耗（BLE）和 UWB 技术通常协同工作。当车主靠近车辆时，智能手机首先通过 BLE 与车辆建立连接。BLE 连接用于启动数字钥匙通信，并进行初步的用户身份验证。一旦 BLE 连接建立，数字钥匙协议会通过 BLE 与车辆进行消息交换，在这一阶段，通过公钥加密机制确保车辆和智能手机之间的身份可信度，防止被黑客伪造身份。之后，车辆启动 UWB 通信。智能手机或钥匙卡发送 STS 信号，车辆周围的 UWB 锚点（传感器）依次应答。通过这些信号，UWB 系统能够精确地计算出车主与车辆之间的距离。当车主靠近车辆，UWB 系统计算出的距离符合预设条件后，车辆会自动解锁。例如，当 UWB 数字钥匙靠近车辆距离 1 - 3 米（可标定）时进入解锁区，车门自动解锁，同时转向灯闪烁、并发出声响迎接车主入座。当车主离开车辆，UWB 数字钥匙远离车辆距离 4 米（可标定）时，整车自动闭锁，控制靠近钥匙侧转向灯闪烁，并发出声响。
2. 应用场景
无感进入与启动：车主无需拿出手机或钥匙，当携带 UWB 数字钥匙靠近车辆时，车辆能够自动检测到并解锁车门，进入车内后，无需插入钥匙，即可直接启动车辆。例如，车主双手提满物品走向车辆时，无需腾出手来寻找钥匙，车辆自动解锁，上车后轻松启动车辆，整个过程顺畅自然，大大提升了用户体验。
精准定位寻车：在大型停车场中，车主可以通过手机上的 APP，利用 UWB 的高精度定位功能，快速、准确地找到自己车辆的位置。APP 能够在地图上精确显示车辆与车主的相对位置，引导车主顺利找到车辆，节省寻车时间。
个性化设置：UWB 数字钥匙可以与车辆内部系统连接，实现个性化功能定制。例如，当车主靠近车辆，车辆自动解锁的同时，座椅、后视镜等可以根据车主的习惯自动调整到预设位置，为车主提供专属的驾驶环境。
数字钥匙分享：一些车型的 UWB 数字钥匙具备分享功能，车主可以将数字钥匙分享给家人、朋友等。例如，车主可以通过手机将数字钥匙分享给家人，家人无需物理钥匙即可使用车辆，方便快捷。