無鑰匙≠無感知：UWB技術如何重新定義人車交互邊界

超寬帶（UWB）技術作為典型的"軍轉民"創新案例，其發展歷程映射了現代科技從軍事機密走向普惠民生的演進路徑。該技術起源于20世紀60年代的脈沖通信研究，早期因獨特的寬頻帶特性（覆蓋數Hz至數GHz）和低功率譜密度（等效于環境噪聲水平），被美軍用于高精度雷達探測與隱蔽通信系統。在冷戰結束后，隨著全球技術解禁浪潮，UWB開始向民用領域滲透：1990年代，科研機構發現其納秒級脈沖調制特性不僅能實現厘米級定位精度，還可通過全數字化架構顯著降低設備成本，這為商業化奠定了基礎。

2002年2月，美國聯邦通信委員會（FCC）的批準成為關鍵轉折點，其劃定了3.1-10.6GHz專用頻段，并將發射功率嚴格限制在1mW以下，既保障了與傳統通信系統的兼容性，又釋放了短距高速傳輸潛力（10米內可達500Mbps以上）。此后全球標準化進程加速推進，IEEE 802.15.4a標準定義了物理層脈沖調制方式，歐洲計算機制造商協會（ECMA）則規范了MAC層協議，而2019年成立的FiRa聯盟更聚焦消費電子場景，推動UWB與5G物聯網的深度融合。

如今UWB正從專業領域向大眾消費市場延伸。除了以Apple為代表的手機和可穿戴設備之外，另一個UWB設備正在大展身手的領域是車鑰匙。這篇文章就同大家一起看看UWB與車鑰匙能碰撞出怎么樣的火花。

上文中提到，UWB精度很高，可以達到厘米級定位，那么UWB是如何做到的呢？不同于傳統藍牙的AoA，也就是到達角測距，UWB的定位核心原理主要有兩個，一個是ToA，到達時間測距，還有TDoA，到達時間差定位。

ToA作為典型的圓交匯定位法，其數學模型依托三維空間中的球面交匯原理。在二維定位場景中，至少需要三個定位基站構成測量網絡，每個基站通過測量電磁波從標簽到基站的傳播時間（ToF），乘以光速得到距離觀測值。這三個觀測值分別以基站為圓心繪制半徑，理論上三個圓的交點即為標簽坐標，就如下圖所示。

但是，這種測距方法有著諸多問題需要面對，首當其沖的便是標簽與所有基站需要維持亞納秒級時鐘同步，否則1ns的時間誤差將導致0.3米的測距偏差。在蜂窩通信場景中，基站需配置GPS/北斗授時模塊或原子鐘實現同步，但民用設備往往難以滿足；其次，標簽需與每個基站進行"請求-響應"式雙向通信，導致系統容量受限。當并發標簽數超過信道容量時（如UWB系統約支持1000個/秒），將引發通信碰撞和定位失敗；最后，單次定位需完成三次握手通信，使標簽功耗較單向通信方案增加300%以上，嚴重制約物聯網設備的續航能力。

相較之下，在目前的工程實現中，多以TDoA到達時間差定位為原理來實現UWB定位。作為雙曲線交匯定位法的典型實現，其核心原理在于通過信號到達多基站的時間差構建雙曲線方程組求解目標位置。在二維定位場景中，系統需部署至少四個定位基站構成定位網絡，通過測量標簽發射的UWB信號到達每對基站的時間差（ΔT），將其轉換為距離差（ΔD = c·ΔT，c為光速）后，每兩組基站可生成一條雙曲線，四條雙曲線的唯一交點即為標簽坐標（如下圖所示）。

相較于ToA來說，標簽僅需單次廣播UWB脈沖信號（脈寬約2ns），無需與基站進行雙向握手通信，使得標簽功耗降低80%以上；而單次廣播機制避免了信道競爭，配合TDMA時隙分配策略，單基站每秒可處理5000個以上標簽的定位請求，系統容量較TOA提升10倍。因此，如今的UWB數字車鑰匙也是多采用這種技術，就比如特斯拉Cybertruck采用四基站TDOA系統實現厘米級數字鑰匙定位。

那么再了解了UWB的基本原理之后，另一個問題隨之而來：UWB數字鑰匙能給我們帶來什么和以往不一樣的用車體驗呢？

在我國前幾年各大手機廠商、智能設備制造商的努力下，無數手機、智能手表設備都加入了UWB功能。結合上手機等設備原本就有的藍牙、NFC等等技術直接形成定位技術矩陣，在較遠的地方可以先進行藍牙連接，進行身份認證、數據交互，并進行粗略的定位。當車主靠近到UWB的范圍內（10米左右），開啟錨點的UWB的測距功能實現實時的定位。這時手機就會成為上文中提到的“標簽”，被汽車中四個不同位置的UWB“基站”發現并實現精確定位。不僅能實現只用一臺手機無需車鑰匙即可解鎖車輛，還能進一步實現全新的無鑰匙進入系統：在接近車輛時，根據距離車輛會自動首先開啟迎賓燈，然后隨著距離的接近，會自動調整座椅位置等，然后靠近車門時，則自動解鎖；當遠離車輛時，也能夠自動根據位置變化來自動鎖車。解決車輛電子鑰匙中繼攻擊的安全漏洞。

有著種種優勢的UWB數字鑰匙自2021年被蔚來ET7首發搭載以來，已經有越來越多的車企加入到了UWB數字車鑰匙的行列，2023年，吉利極氪、比亞迪騰勢D9、問界、特斯拉等等企業紛紛加入UWB數字車鑰匙功能，業界稱之為“UWB數字鑰匙落地元年”。

根據高工智能汽車研究院的數據，2024年1月至9月間，中國市場乘用車前裝標配UWB數字鑰匙的交付量達到了79.76萬輛，同比去年激增338%，顯示出該市場的強勁增長態勢。在車型價格分布上，30萬以上的高端車型依然是UWB數字鑰匙的主要搭載領域，占比約55%，但20-30萬價格區間的車型搭載量增長尤為顯著，其中20-25萬價格段的車型增幅超過838%，20萬以下車型的搭載量也有顯著增長，盡管當前占比僅為4%，但同比去年的搭載量增幅達到了10倍?。

目前，阻礙UWB數字車鑰匙在市場上快速鋪開的最大阻礙還是老生常談的價格因素（UWB車型普遍要30萬元人民幣以上），藍牙成本要低于UWB。在汽車行業“降本增效”的主旋律下，第一代數字鑰匙方案基本上采用五六個基站，成本高昂，一套UWB數字鑰匙的成本在1000元人民幣，這顯然阻止了搭載了UWB數字鑰匙的車型下探到中低端市場。

但是隨著UWB技術的種種優勢和今年UWB技術的近一步成熟，UWB方案的基站可能會下降到2-3個，單車成本可能已經下降到500元以下，因此，今年極有可能是UWB技術“井噴”的一年。展望未來，預計到2026年，UWB汽車在汽車總出貨量中的占比將達到15%；到2030年，將達到40%。

從冷戰時期的軍用雷達技術，到如今智能汽車的數字鑰匙革命，UWB技術完成了從戰場到車間的歷史跨越。這項以納秒級脈沖定義時空精度的技術，正通過TDoA定位系統的工程化創新，重構人與機器的交互范式——當厘米級定位誤差與毫秒級響應速度相遇，不僅讓"無感解鎖"成為現實，更催生出基于空間感知的智能場景生態。

當前UWB數字鑰匙的市場爆發，印證了技術迭代與成本優化的雙重突破。隨著單基站成本以每年20%的速率下降，定位系統正從"四基站豪華配置"向"兩基站經濟方案"演進，這為技術下沉至15萬級主流車型鋪平道路。而5G-V2X與UWB的融合創新，更將推動車輛對用戶行為的主動預判：通過深度學習用戶移動軌跡，車輛可提前調節座艙環境；結合毫米波雷達，甚至能實現"人車距離分級響應"的安全防護體系。

站在智能網聯汽車發展的關鍵節點，UWB數字鑰匙的普及不僅意味著車鑰匙的形態消亡，更標志著汽車正從"響應式工具"向"感知型空間"進化。當技術成本突破臨界點，這項曾專屬高端車型的配置，必將如當年ABS防抱死系統般完成全民普惠，最終實現"人車共融"的智能出行新紀元。