許暉

許多人對于UWB（超寬帶技術）的了解，大多是在去年水果手機的新品發(fā)布會。那枚代號為U1的芯片。其所承載的技術，與大陸近期所推出并將應用于寶馬車輛上的智能手機鑰匙如出一轍，正是本文所講述的UWB（Ultra-Wide Band）超寬帶技術。

命途多舛的UWB技術

UWB技術其實并不是一個全新的技術。其歷史與發(fā)展，可能比同樣作用于相同領域，其他技術歷史更為久遠。甚至從馬可尼發(fā)明無線電的一刻開始，無線電脈沖信號就已經(jīng)奠定了UWB技術的客觀存在事實。從1960年概念提出到1973年被授予第一個應用專利。UWB技術在20世紀中葉的美國得到了長足的發(fā)展。1960年-1990年間，UWB技術受許可影響，集中應用在軍事方面，兼顧了雷達定位與信息通訊功能。

1996年南加州大學建立了第一家UWB實驗室，隨后FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）開放了許可證，允許UWB技術在雷達、公共安全和數(shù)據(jù)通信應用之中廣泛使用。正當大家認為UWB可以作為一種短距離通信技術開始商業(yè)應用時，卻發(fā)現(xiàn)事情遠沒這么簡單。UWB技術發(fā)展的初期，的確可以應用于傳輸“大量數(shù)據(jù)”，為此不少分析師認為，它在無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）市場中的商業(yè)發(fā)展前景廣闊，特別適合如流媒體等數(shù)字家庭應用程序。

1.馬可尼發(fā)明了無線電發(fā)射機

2.首臺無線電發(fā)射機

1.當年的技術聯(lián)盟依然土崩瓦解

2.多個UWB接收器讓定位更加精準

3.老式雷達結構

4.二戰(zhàn)轟炸機所使用的H2S

但是長期以來的許可證限制，讓消費者應用層等不及UWB技術商用，特別是UWB無法承諾其數(shù)據(jù)速率是否穩(wěn)定與達標。隨著技術發(fā)展，數(shù)據(jù)吞吐量需求不斷增大，UWB作為數(shù)據(jù)傳輸功能越來越弱，反倒是如WIFI等技術日益成熟，競爭對手發(fā)展迅速。

可以說FCC許可證開放過晚、IEEE 標準化工作延誤以及市場參與者之間的分歧，聯(lián)手扼殺了UWB在無線通訊市場的競爭力。也直接導致了2009年，制定UWB技術標準的WiMedia關門大吉。這家由Alereon，CSR plc，奧林巴斯，三星和Wisair等多家公司聯(lián)手，為推動UWB技術在個人計算機、消費電子、移動設備以及汽車領域商用的多媒體聯(lián)盟最終解散，WiMedia所擁有的所有UWB技術規(guī)范全部轉讓其他機構，這其中最為著名的便是大家所熟知的藍牙組織（SIG）與無線USB組織。

5.基于USB-IF的WiMedia超寬帶和無線USB的產(chǎn)品

柳暗花明的UWB

多數(shù)情況下，就算被市場放棄的落伍甚至失敗的技術標準，并不會立刻消亡，甚至可能會存在于，那些希望最終復活的孤立產(chǎn)品中得以永久續(xù)存。UWB技術正是如此，這種通過利用納秒級，或者微納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)技術，之所以叫超寬帶大家不妨“顧名思義” 一番。在整個無線電頻域上，UWB“霸占”了從3.1GHz～10.6GHz的低頻帶寬，相對于GPS享有的1.6GHz ;PCS駐足的1.9GHz ;藍牙和802.11b占據(jù)的2.4GHz以及802.11aWifi所盤踞的5.0GHz頻段，UWB技術在頻域分布上的確寬得離譜，并且與白噪聲一樣具有很低的功率譜密度。

盡管UWB在無線通訊商用市場已經(jīng)無法與WIFI等技術分庭抗禮，但瘦死的駱駝總歸比馬大，別忘了UWB原本可是用于軍事的，除了數(shù)據(jù)傳輸，高精定位功能同樣拿得出手。更何況在民用領域。通常要求UWB信號的傳輸范圍在10m以內，在經(jīng)過修改的信道容量公式后，UWB可以用寬廣的頻率帶寬，來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)500Mbit/s速率，這對于無需海量數(shù)據(jù)交換的應用場景極其適合。另外UWB并不單獨占用已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無線技術使用的頻帶，也讓UWB可以減免來自于其他頻段的信號干擾。

1.UWB可防止中繼站攻擊

2.如今UWB技術運用場景甚至拓展至火場救援

3.UWB所占的帶寬十分寬廣

4.基本UWB技術的智能手機鑰匙有很多的應用場景

5.UWB接收器位置

6.大陸集團的進入系統(tǒng)已經(jīng)成為UWB技術的有效應用

大陸集團研發(fā)的智能設備集成進入系統(tǒng)，正是精確地瞄準了這些特性，所推出的智能手機鑰匙系統(tǒng)，得到了來自于歐亞三大全球車企訂單?；蛟S真正了解了UWB技術優(yōu)點，以及優(yōu)點之間環(huán)環(huán)相扣與相輔相成，大家就不會疑惑大陸集團為何在此時，依然選擇跟進早就存在的智能鑰匙領域。

首先極窄脈沖信號最直觀的好處，就是擁有低功耗，這一幾乎所有設備均為之青睞的特性。其次UWB技術所使用的的TOF（Time Of Fly）測距方式讓其擁有卓越的抗“多路徑”性能。眾所周知，所有試圖在室內進行精確定位的人，都無可避免需要解決多路徑干擾的問題，也就是傳輸?shù)男盘栐诓煌砻妫ɡ鐗Ρ?，設備和人）等遮擋物上所引起的反射。例如在地下停車場之中，車輛、柱子和人會形成一個距離極短，遠近不一的復雜多徑信號反射面。窄帶無線通信技術通常對處理這些納秒級的時延信號會十分困難，而UWB 本身正是采用納米級的時間彌散窄脈沖對信號進行傳輸，信號持續(xù)時間遠小于多徑傳播的時延，所以多徑反射的延時信號與直達的脈沖信號在時間上是可以被精確分離，不論信號強弱，只需要分辨到達時間最短信號即可，而伴隨這個信號接收過程也就完成了對信號源的實時定位。

另外一個好處是極高的安全保障。UWB一般把信號能量彌散在極寬的頻帶范圍內，近似于白噪聲信號，且信號功率密度低于自然電子噪聲。從電子噪聲中分離脈沖信號本就非常困難，倘若信號偽隨機化后，檢測將更加困難。就算信號被截獲，還有TOF時間戳鑒別作為最后的中繼站攻擊防線。極大增強了大陸智能手機鑰匙的安全性。

大陸集團最新一代的數(shù)字密鑰系統(tǒng)搭載UWB技術，可以為車主提供更多便利性和新功能。UWB和UWB低功耗藍牙（UWB-BLE）收發(fā)器模塊可支持獲得授權的智能手機以高度的準確性在車內和車外進行定位。該解決方案的車載架構之中，還含有內置的硬件安全模塊， 用于安全儲存數(shù)字車輛密鑰。只要授權的智能手機被準確定位，系統(tǒng)即可解鎖車輛與啟動引擎，無需掏出智能手機執(zhí)行操作。這種精準定位更能支持運行各種以用戶為中心的新功能，比如通過智能手機遠程控制停車操作。

1.特有的接收方式讓安全等級提升

2.UWB進入系統(tǒng)范圍十分廣闊

UWB還能用在哪里

大陸集團歷來對于技術研發(fā)都有著嚴謹?shù)乃伎己筒季?，新一代?shù)字密鑰系統(tǒng)僅僅是大陸集團針對車載應用場景的小范圍著力，其實早在2016年，蘋果、大陸、寶馬和NXP 就展開合作，在蘋果手機上面去實現(xiàn)數(shù)字鑰匙。隨著CCC聯(lián)盟的成立，在不影響隱私安全的情況下，開始于全球范圍內為各種各樣的應用場景生產(chǎn)、分發(fā)、儲存數(shù)字鑰匙，讓其形成國際化的標準。大陸基于UWB的精準定位特性，還為中繼攻擊防御、遠程泊車、自動駕駛、微導航、以及增強現(xiàn)實制定了進一步的系統(tǒng)方案。同時基于UWB的反射模式特性，也同步布局了接近式感應門鎖、車輛內部探測，甚至雨量感應以及其他近場感應功能上都出現(xiàn)了UWB技術的身影。如果說大陸各類車載應用場景已經(jīng)屬于UWB柳暗花明的實例。那么在更寬廣的未來社會之中，針對該技術的拓展應用則應該視為UWB的發(fā)揚光大。因為凡是涉及到精準定位的場景需求，包括醫(yī)療、游戲、無人售貨店等廣泛民生領域，UWB都能游刃有余地為諸如智慧門禁、定位服務和設備間連通服務商等提供有力的支持。

3.車輛進入控制系統(tǒng)的發(fā)展路徑

4.UWB技術讓許多功能得到了更人性化的發(fā)揮

結語：

人類的科學技術發(fā)展歷程上，總有著各種各樣的神奇操作?？茖W技術發(fā)展的決定因素在于系統(tǒng)的開放性，內部源于人的需求、好奇與創(chuàng)造;外部則源于交流與競爭，當內外部交織纏綿于一體的時候，將會發(fā)生神奇的反應。正如柳暗花明的UWB超寬帶技術，在大陸集團手中得以重新綻放。有時候不要以為技術已經(jīng)過期，實際上只是我們的認識還不夠全面而已。

對話大陸集團李平

汽車之友：大陸集團基于UWB 技術的進入系統(tǒng)解決方案，目前是否與國內主機廠有所接洽，而主機廠方面的反饋以及需求如果？

李平：大陸集團基于UWB技術的進入系統(tǒng)解決方案，的確已經(jīng)與國內主機廠進行了有效的溝通與分享。從目前與各廠家的溝通來看，對于UWB技術的接受與否出現(xiàn)了兩種反饋。其中部分主機廠認為目前仍找不到適當?shù)睦碛?，為旗下產(chǎn)品升級使用基于UWB技術的進入系統(tǒng)。他們認為盡管現(xiàn)階段所通常使用的藍牙技術在定位精度上仍有不足，部分甚至達到1米誤差。但是從用戶的使用感受來講目前并未出現(xiàn)過大的不適感。為此尚未到需要額外增加成本以升級UWB技術;另外一種反饋則主要來自于國內需要涉及到出口成品的主機廠，他們本身也在關注，并且為UWB技術進行研發(fā)布局以及技術儲備。因為他們認為自身產(chǎn)品的競爭力來源于技術生產(chǎn)力的迭代更新，既然UWB技術可以解決注定是繞不開法規(guī)，也就是防中繼站攻擊的法規(guī)。與其觀望，倒不如正視并且及早接觸、測試以及擁有UWB技術。

汽車之友：UWB技術從WiMedia聯(lián)盟解散之后曾經(jīng)沉淪了一段時間，現(xiàn)在對于UWB產(chǎn)業(yè)所重新出現(xiàn)的CCC 聯(lián)盟和ICCE聯(lián)盟，對該技術起到何種作用？大陸集團扮演何種角色？

李平：CCC是一家注冊在美國波士頓的公司，成立于2017年，旨在對關于數(shù)字鑰匙生態(tài)的應用場景進行標準化規(guī)范。這其中包括了如何分發(fā)密鑰，如何存儲密鑰等標準化制定。譬如說在車庫的應用場景之中，如何去延續(xù)、去除密鑰等等，均作出了詳細的對應標準。大陸集團從2016年開始與寶馬合作開發(fā)相應場景應用。涵蓋了CCC2.0到CCC3.0等具體技術和應用場景的規(guī)劃。隨后，大陸與寶馬將其分享到聯(lián)盟之中。就大陸集團而言，本身也非常希望參與到標準的制定之中。而對于聯(lián)盟而言同樣希望主機廠以及如大陸集團這樣的Tier one企業(yè)利用多方智慧進行充分辯證。最后得出最為安全也最為優(yōu)化的全球標準。ICCE則屬于中國的智慧車聯(lián)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟，大陸集團同樣屬于會員之一，與CCC的目的一樣，我們將積極參與其中，與國內的手機廠和主機廠共同努力，進行技術交流分享，并最終為消費者提供安全、便利的優(yōu)化方案。

汽車之友：目前針對發(fā)達國家市場，譬如歐洲市場，對于UWB技術普及的看法如何。

李平：發(fā)達國家市場，正如你所提到的歐洲市場，因為其汽車歷史較為久遠，所以法律法規(guī)會存在更多的限制。比方說較為出名的就是針對中繼站供給的測試場景，要求主機廠必須達到通過標準。當然這并不意味著車輛無法出售，但是可能會導致諸如保險費用對應提升等副作用，讓產(chǎn)品的競爭力下降，為此，大部分主機廠都會重視如中繼站攻擊防御等法律法規(guī)所要求的測試。所以UWB 技術普及很多時候就此水到渠成了。

大陸集團工程技術中心進入系統(tǒng)亞洲區(qū)研發(fā)總監(jiān)李平