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主流车企争相导入,UWB数字钥匙进入量产元年

盖世汽车 熊薇 2022-04-11 17:08:35

“车载UWB经过去年一年的酝酿,已经到了上车最合适的时间,今年有望正式进入量产元年。” 近日,清研智行(北京)科技有限公司CEO赵瑞祥在接受盖世汽车采访时如是说。

这从市场其实已经可以看到一些端倪。近日,蔚来ET7正式交付,新车亮点之一便是标配了UWB数字钥匙,让用户只需携带手机即可实现无感进入。更早一些上市的宝马iX 2022款 xDrive50和宝马iX 2022款xDrive50,同样配置了UWB数字钥匙,用以实现无钥匙进入、个性化迎宾等功能。

蔚来和宝马,分别作为造车新势力和豪华车品牌中的“领军者”,一直走在创新的前沿。此次两家企业先后量产UWB数字钥匙,很大程度上宣告了:在汽车领域,属于UWB的时代正式开启。

主流车企争相导入,UWB数字钥匙进入量产元年

蔚来ET7在国内率先搭载UWB数字钥匙,图片来源:蔚来汽车

政策市场双重驱动,车载UWB站上风口

所谓UWB,即超宽带技术,本质上也是无线通信技术的一种。但与蓝牙、Wifi等相比,UWB由于采用的是飞行时间(TOF)测距,不仅精度更高,最高可以达到10厘米级,而且其测距序列可支持多达8000个安全位,只有钥匙和车端滚码相匹配才能解锁,安全性更高,特别是针对数字钥匙的中继攻击有更高的防御能力。

继NFC和蓝牙之后,大约在2019年左右,全球车联网联盟CCC明确提出将UWB技术纳入数字钥匙方案中,形成基于低功耗蓝牙和超宽带技术第三代数字钥匙解决方案。

“所以第三代数字钥匙其实是一个系统级解决方案,即以UWB技术为主,但同时提供蓝牙和NFC。” 赵瑞祥指出。这意味着,基于UWB技术的数字钥匙可同时向下兼容蓝牙和NFC通信,实现功能上的冗余,比如在手机没电的时候,可以支持NFC开启车门甚至启动车辆。

目前,该汽车数字密钥3.0版规范已于2021年7月正式发布。也正是在这一时间前后,以苹果、三星为代表的手机厂商,以及宝马、奥迪、大众、福特、现代、蔚来、长城等车企纷纷宣布研发基于UWB技术的数字钥匙解决方案,汽车行业对UWB数字钥匙的需求初步爆发。

看到这一趋势,清研讯科研究院从2021年开始尝试预研基于UWB技术的数字钥匙解决方案和雷达算法,并在随后决定孵化一家独立的子公司专门针对汽车应用开发相关的解决方案,清研智行由此而来。

主流车企争相导入,UWB数字钥匙进入量产元年

UWB数字钥匙可实现个性化迎宾,图片来源:清研智行

虽然相较其他玩家,清研智行入局车载UWB赛道的时间并不算早,但基于母公司清研讯科在UWB领域多年的研发积累,使清研智行得以快速研发相关的解决方案。据赵瑞祥介绍,目前清研智行已经开发了完整端到端的UWB数字钥匙解决方案,以及尾门脚踢、舱内活体检测和基于UWB高精度车辆定位导航的AVP功能。

其中清研智行的UWB数字钥匙,对车辆进入场景进行了三层划分。当用户携带钥匙进入车辆20米范围内,车辆便可通过蓝牙信号进行识别,并开启UWB精准定位;当走进3-10米范围时,即进入“迎宾区”,系统将触发迎宾功能,并自动开启车灯;在用户距车1-3米区域时进入“识别区”,车辆将自动解锁同时伴随转向灯闪烁、短鸣笛等自定义提示。

主流车企争相导入,UWB数字钥匙进入量产元年

UWB雷达用于车内活体检测,图片来源:清研智行

“脚踢雷达和车内活体检测则是通过复用车端UWB硬件,并匹配专门的UWB雷达算法来实现,这相当于整车厂通过一套UWB数字钥匙的研发成本,可以同时实现三个功能。” 赵瑞祥指出。正因为如此,据他透露,现在很多整车厂都已经要求把UWB雷达加入到需求书里。

而除了这些基本的功能,针对自动驾驶及V2X智慧交通等应用场景,清研智行也在进行功能拓展,并研发了智能位置服务,在地下车库、换电站、隧道、立交桥及其他城市卫星盲区场景实现对GNSS定位的替代,助力提升自动驾驶系统的场景适应性。

“比如在AVP场景中,从停车场的A点到B点这一段,包括进停车场以及出停车场的时候,往往会因为卫星信号被遮挡而无法准确定位。在这个时候,如果在停车场内安装一些UWB定位基站,通过复用车端的锚点,以及我们的LocalSense高精度无线定位系统,也可以解算出车辆的相对位置,实现对激光雷达等车端传感器的补盲。” 赵瑞祥解释道。

主流车企争相导入,UWB数字钥匙进入量产元年

UWB助力V2X实现,图片来源:清研智行

V2X场景亦如此。基于现阶段的卫星定位系统,在立交桥下、隧道以及城市峡谷中,也很容易出现卫星信号丢失,这时如果把UWB设备装在路测的RSU里面,同样可以助力车辆精准定位。

车载UWB差异化,核心在算法

“UWB数字钥匙不仅可以用于电动汽车,也可用于燃油车,如果按照年销2000万辆乘用车、每辆车上的UWB数字钥匙系统1000元的价格计算,就是200亿元的市场规模。” 赵瑞祥指出。

这无疑是一个广阔的市场。因此不止清研智行,诸如博世、大陆集团、NXP等国际大厂也在争相开展相关的研发。其中大陆集团,早在2020年就和包括宝马在内的多家车企达成了UWB技术合作。据千方科技年初透露,目前其子公司联陆智能正在基于德国大陆核心UWB技术,与德国大陆集团共同研发国内版本,并已经拿到国内头部主机厂自主品牌UWB的POC订单。

博世此前也表示,其和联合电子共同开发的蓝牙数字钥匙未来通过系统升级,也可以进一步支持NFC通讯认证,蓝牙HADM、UWB定位等功能,让用户通过一部手机、一块手表、一个手环即可实现无感安全控车。

“在这样的背景下,清研智行如何打造差异化竞争优势?核心是算法。就UWB数字钥匙的架构而言,因为大家都是基于CCC定义,差别其实并不大,本质上的不同在于背后的算法是否稳定可靠、可交付。” 赵瑞祥表示。

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UWB数字钥匙精准测距,图片来源:清研智行

这并不难理解,UWB数字钥匙一系列功能的实现就是基于精准测距,只有系统准确得知了手机等移动设备与车辆的距离,才能准确判断车辆的启动区和解锁区,进而实现相关的个性化操作。如果算法做的不好,一切都是空谈,就像蓝牙,虽然目前在数字钥匙中间是最主流的技术方案,但其定位不精准的问题一直为用户所诟病。

还包括清研智行创新的脚踢雷达,也需要可靠的雷达算法,才能正确判断用户的脚踢动作,进而便捷开启后备箱,真正解放用户的双手。

LocalSense无线精准定位系统正是清研智行实现这一系列应用的基础。自2014年正式推出,该系统迄今已经经过八年算法迭代、数千个项目数据训练,通过清研智行独创的TOA、TDOA、AOA自适应估计算法,最高可实现10cm级定位精度。

不仅如此,该精准定位引擎还具备特殊优化的信道调度算法,保障大容量下的位置完整可用,以及干扰识别、NLOS识别与恢复算法,确保位置可靠。即便是在复杂的车库环境中,依然能够实现精准定位。而清研智行多年在人体模型识别上的积累,则为其开展舱内活体检测和尾门脚踢功能提供了重要助力。

主流车企争相导入,UWB数字钥匙进入量产元年

脚踢雷达需精准检测脚踢动作,图片来源:清研智行

其中的UWB雷达算法,据赵瑞祥透露,堪称清研智行的“独门绝技”。“因为UWB技术最初被应用到汽车行业时,主要是作为数字钥匙,所以芯片在做算法设计时也主要考虑与数字钥匙相关的功能,大家在雷达算法这一块基本都是缺失的。而且UWB本身又是一种比较新的技术,开发相关的算法模型需要对UWB设备性能有非常深厚的理解,这进一步加大了相关技术的研发难度。”

值得一提的是,清研智行还是FiRa联盟的全球投票权会员,并同时加入了CCC全球车联网联盟。其中FiRa联盟由恩智浦、三星、索尼、博世、ASSAABLOY、HIDGlobal等公司于2019年组建,旨在利用UWB技术打通手机与汽车及其他智能终端之间的无缝互联,构建UWB生态系统。

CCC联盟致力于通过跨行业合作为智能手机和车内连接制定全球标准和解决方案,目前汽车行业所遵循的数字钥匙规范就是由该联盟制定。这意味着,清研智行将不仅可以获得UWB技术上车最前沿的信息,其在上述联盟中的成员身份也有助于更好地把握和引领国际标准方向。

正因为如此,尽管清研智行真正切入车载UWB赛道的时间并不长,目前已经获得了多家车企的认可。据赵瑞祥透露,由清研智行提供的数字钥匙及雷达解决方案最快今年就会在多款车型上量产上车。

UWB在车端应用广阔,挑战亦不容忽视

据相关统计数据显示,2021年中国乘用车数字钥匙装配量超过200万,同比增长243%;装配率为10.9%,同比增加7.5个百分点。其中,装配率最高的是蓝牙钥匙,此外,蓝牙+NFC、蓝牙+密码钥匙等融合方案也正逐渐被车企应用。

尽管如此,赵瑞祥认为,对于数字钥匙这样一个使用频率非常高的应用,随着方便和舒适逐渐成为越来越重要的评价维度,UWB技术凭借在高精准定位和测距以及高安全性方面的优势,将更容易被消费者所接受,甚至逐渐取代蓝牙钥匙。

“尤其当前手机生态和汽车生态共同发展,UWB将会成为连接这两个生态重要的桥梁。” 赵瑞祥进一步指出。这也是为什么以苹果、小米为代表的手机厂商都在纷纷构建自己的UWB生态,还包括FiRa联盟的成立。因为只有UWB生态足够强大,才能真正在更广泛的业务领域定义规范并认证产品以确保互操作性,进而支撑一系列手机和汽车端的应用,实现这两个生态真正的无缝互融。

主流车企争相导入,UWB数字钥匙进入量产元年

UWB技术助力汽车共享,图片来源:清研智行

当然,这也就意味着手机将是支持UWB车端应用很关键的一方面。近日Qorvo UWB 事业部高级销售经理Jessica Zhou 就表示,与手机相关的功能是 UWB 真正起量的应用,其中最刚需的功能是以手机作为数字钥匙实现汽车的安全解锁,这是 UWB 技术配合手机实现的一个刚需应用。

过去两年,UWB数字钥匙之所以迟迟没有进入规模化应用,原因之一就是手机领域真正能支持UWB功能的产品并不多,即便现在也只有苹果、三星、小米等品牌的少数几款手机具备这项功能。“而且当前的情况是,也只有苹果可以支持最完美的手机跟汽车之间的UWB交互和操作。” 赵瑞祥进一步补充道,这无疑加大了UWB数字钥匙的普及难度。

还有测试标准的缺失,也是掣肘UWB技术在车端应用的一大主因。尤其是如何评价UWB数字钥匙系统的性能,业界还没有统一的标准。“而这恰恰是十分重要的,因为UWB数字钥匙不仅仅是一个通信系统,更是一个测量系统,会涉及到二维、三维空间不同场景、不同遮挡下的性能表现,这每一个方面都会影响到系统最终的性能。” 赵瑞祥透露。

既如此,目前已经上车的UWB技术遵循的是什么标准呢?据悉主要是UWB数字钥匙系统提供商和车企联合制定的测试标准,这其实也是很多新技术在应用之初都会面临的尴尬。

正因为如此,赵瑞祥表示,未来清研智行会充分发挥在ICCE智慧车联产业生态联盟里的成员角色,牵头制定相关的行业标准规范,与此同时,清研智行也将积极携手产业链上下游企业共建UWB生态,推动UWB技术在各行各业落地。

“其中在汽车行业,今年已经可以看到UWB技术陆续在部分车型上落地,明年可能会更多。接下来的3~4年,我认为UWB数字钥匙很快就可以实现600万辆左右的上车规模。”谈及对UWB技术在车端应用的展望,赵瑞祥表示。

《智能网联汽车产业分析月刊》

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