村田近距離無線用電感器在汽車數字鑰匙中的應用

汽車行業已經迎來了百年不遇的大變革，新概念層出不窮——比如會員共享汽車，又比如具有自動駕駛和自動緊急呼叫功能的聯網汽車，等等。汽車訪問的方式也隨之迅速改變。其中，實現共享汽車、具有汽車鑰匙功能、并確保安全的技術是數字鑰匙。

數字鑰匙以什么為工具？在什么系統中使用？數字鑰匙的特征、與傳統鑰匙的區別是什么？本文介紹數字鑰匙使用的通信技術以及數字鑰匙帶來的新的車載應用。

什么是數字鑰匙？

數字鑰匙的工作原理是使用存儲在智能手機上的數字數據代替實體鑰匙來鎖定和解鎖門。與實體鑰匙不同，數字鑰匙以電子數據進行管理，因此可以靈活復制鑰匙并與家人和朋友共享。此外，還可以記錄和管理鑰匙的使用歷史。

圖1、數字鑰匙

您也許有些疑惑！現在的汽車很多都在使用無鑰匙的鑰匙或者智能鑰匙呀 ！數字鑰匙與這些“傳統”的汽車鑰匙有什么區別？

圖2、傳統的“無鑰匙的鑰匙”或“智能鑰匙”

汽車 無鑰匙的鑰匙 是指通過按下鑰匙上面的按鈕就可以鎖定和解鎖門的鑰匙。如果要啟動發動機，則將實體鑰匙插入鑰匙孔并轉動。

智能鑰匙 指的是拿著鑰匙走近汽車時，汽車會識別鑰匙發出的電波，按下按鈕即能鎖定或解鎖車門。即使不插入鑰匙孔，也可以進行與插入鑰匙時相同的操作。要啟動發動機時，則按啟動按鈕。大多數情況下，汽車都配備了被稱為“發動機防盜鎖止系統”的功能，通過電子比對預防使用指定鑰匙以外的鑰匙啟動發動機，可以預防復制鑰匙、撬鎖、直接接線等犯罪行為。

智能鑰匙的核心是內置的小型電子芯片。芯片上記錄的ID碼與汽車發動機電腦中記錄的ID碼進行電子比對，僅在一致時能啟動發動機。

數字鑰匙

數字鑰匙，不再有鑰匙實體，而是用智能手機代替鑰匙。拿上已作為鑰匙認證過的智能手機接近汽車時，汽車將該智能手機識別為鑰匙。車主數字鑰匙即可以使用多種服務，包括啟動發動機、顯示汽車狀態和共享數字鑰匙等，這是一項有望在智能汽車訪問領域發揮重要作用的關鍵技術。

數字鑰匙的工作原理

車主通過將自己的智能手機與汽車配對，使自己的智能手機變為數字鑰匙。配對使用汽車公司提供的指定工具（應用程序）等進行。作為數字鑰匙使用所需要的數據被加密并存儲在智能手機內部高度安全的區域，因此，能預防非法訪問。

圖3、數字鑰匙的工作原理

此外，車主還可以暫時向家人和朋友等人發行/停止數字鑰匙（好友鑰匙）。車主的使用歷史、好友鑰匙的發行/停止等信息在各智能手機制造商的服務器（云端）上進行管理。

使用數字鑰匙的好處

數字鑰匙使用存儲在智能手機上的數據來識別合法用戶，并可用于鎖定和解鎖車門以及啟動發動機。合法用戶的身份驗證是在云端進行的，因此對于預防非法用戶進行非法訪問等具有很高的安全性能。

此外，與實體鑰匙不同，只用復制智能手機中存儲的加密數據，即可靈活復制鑰匙并共享汽車，而且復制的數字鑰匙的使用時間也可任意設定。此外，如果智能手機丟失或被盜，可以通過遙控操作立即禁用它作為數字鑰匙的功能。而且將來還有望能在智能手機的畫面上對輪胎壓力、電池剩余電量等車輛狀況進行監控。

圖4、車輛狀況顯示

數字鑰匙汽車應用趨勢

目前，作為使用數字鑰匙進行的汽車訪問，已經實現了通過智能手機身份驗證來交接租賃汽車的鑰匙，但據說未來可以實現以下的新汽車訪問。

比如，超出“汽車鑰匙”的功能。

作為智能鑰匙和其他類型的鑰匙沒有的功能，數字鑰匙能通過智能手機掌握汽車的行駛里程、行駛路線記錄、輪胎壓力、電池電量和維護信息等。而且，只要持有數字鑰匙的用戶接近汽車，就能自動對座椅位置、后視鏡角度、音頻設置等進行設定。

另外，數字鑰匙還可作為汽車以外的鑰匙的功能。

在住宅中，通過智能手機管理門鑰匙的智能鎖正不斷普及。通過將汽車的鑰匙——數字車鑰匙和智能鎖的功能集成到智能手機中，數字鑰匙也可作為智能鎖使用，有望為日常生活帶來便利。

總結來說，數字鑰匙使汽車不再需要實體鑰匙，已成為汽車共享不可或缺的技術。我們認為，數字鑰匙正在向私家車和公司汽車不斷普及，并為家人、朋友和員工之間的汽車共享帶來了很大的便利。而且，它還可以兼作家庭和辦公室的智能鎖，也是一項給傳統鑰匙的概念帶來顯著變化的技術。

數字鑰匙技術今后將繼續發展，并有望通過增強安全性和提高兼容性來獲得眾多用戶的支持。

支持數字鑰匙的通信技術

數字鑰匙使用智能手機，因此互聯網上通過4G、5G、Wi-Fi等進行通信。那么， 汽車與數字鑰匙之間是采用什么樣的技術進行通信的呢？ 在此對用于實現數字鑰匙的技術，即汽車與智能手機之間進行無線通信的技術進行介紹。

Bluetooth ^?

Bluetooth ^? 是無線通信的代表性通用標準，也是目前智能鑰匙中使用得非常普遍的通信方法。Bluetooth ^? 有很多版本，但大致可分為3.0之前的版本和4.0以后的版本。在4.0以后的版本中使用被稱為Bluetooth ^? Low Energy（BLE）的通信方式，可實現低功耗通信。 BLE在智能鑰匙中被大量使用，具有幾十米的通信范圍 ，因此在一般的停車場中已經足夠。

另一方面，由于只用建立通信就可以鎖定和解鎖車門并啟動發動機，因此有人指出其存在通過 中繼攻擊 進行汽車盜竊的危險性——也就是通過中繼智能鑰匙不斷發射的微弱電波來遠程鎖定/解鎖車門甚至并啟動發動機的汽車盜竊方法。

UWB（Ultra Wide Band）

UWB是一種將超寬帶用于頻帶寬度的無線通信方式。

過測量從發送到接收的時間，即所謂的ToF（Time of Flight），可以確定準確的距離和位置，因此，它也被作為一種針對中繼攻擊的有效防范技術而受到關注。此外，它還有一個明顯的優點是能夠實現低噪聲通信，因此不容易對其他通信造成干擾且功耗低。

另一方面，與NFC和Bluetooth ^? 相比，它在汽車上還未被普遍使用，在智能手機上的使用也僅限于少數機型。但是，由于UWB具有較高的安全性并能實現大容量通信，因有望在數字鑰匙領域得到普及。

NFC

NFC ( Near Field Communication) 是一種短距離無線通信技術，通信可能距離約為10厘米。利用它可以提供將鑰匙在門上的接收器上掃描來鎖定和解鎖門。

接收器使用電磁感應方式與IC芯片通信，因此鑰匙不需要電池等電源。這意味著不必擔心像智能手機和智能鑰匙那樣因電池沒電而引起問題。

但是，Bluetooth ^? 和UWB可以實現免提汽車訪問，而NFC的通信距離較短，因此需要進行“掃描”的動作。此外，NFC的通信容量較小，不適合用于大量信息交換。

NFC用電感器

近距離無線（NFC）電路中，電感器用做除去NFC-IC高頻波的低通濾波器。此應用中的的電感器要具有應對NFC獨特需求的性能。 村田制作所的近距離無線用電感器 通過適合這些需求的性能，有助于NFC電路的效率化、小型化。了解詳情，請點擊以下圖片：

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總 結

數字鑰匙使汽車不再需要實體鑰匙，已成為汽車共享不可或缺的技術。我們認為，數字鑰匙正在向私家車和公司汽車不斷普及，并為家人、朋友和員工之間的汽車共享帶來了很大的便利。而且，它還可以兼作家庭和辦公室的智能鎖，也是一項給傳統鑰匙的概念帶來顯著變化的技術。數字鑰匙技術今后將繼續發展，并有望通過增強安全性和提高兼容性來獲得眾多用戶的支持。