极氪汽车：数字钥匙产品化实践

2024年7月10日，在汽车数字钥匙技术论坛上，极氪汽车智能网联总监尚欣谈到，当前数字钥匙技术正处于快速发展阶段，但仍面临若干挑战需优化。首要痛点在于复杂的权限设置，不仅要求用户开启多项如蓝牙、定位及自启动等权限，还涉及隐私安全考量，且高权限设置可能影响手机续航。此外，蓝牙定位精度受限，受手机机型差异及用户行为影响，导致体验不稳定。再者，协议兼容性挑战显著，不同联盟标准的协议技术细节各异，对车端资源构成压力。

针对上述问题，极氪汽车已采取系统维度的解决方案：通过自检机制友好引导用户合理设置权限，保障安全同时优化电源管理；增强自标定功能，提升用户体验；并利用数字钥匙的ID特性，拓展深层次应用，提升整体便利性。尚欣围绕数字钥匙的需求、产品形态、当前痛点、解决方案、关键技术等五大方面展开演讲。 

尚欣丨极氪汽车智能网联总监

以下为演讲内容整理：

数字钥匙的需求及产品形态

首先，我们谈谈数字钥匙的需求。从传统钥匙的痛点来看，传统的射频钥匙虽然问题不大，但用户仍需随身携带。与此相对，一些传统Tier1公司制作的产品体验已经相当完善。然而，随着手机逐渐吸收了小区门禁卡、交通卡等功能，数字钥匙的需求日益凸显。例如，极氪001车型在推出时，采用了较为前卫的方案，即完全基于蓝牙定位的数字钥匙，未配备任何物理钥匙。起初，用户对此有所抱怨，但随时间推移，他们逐渐接受并喜爱上了这种方案。因为手机已成为人们不可或缺的随身物品，集成了支付等多种功能，而再携带其他实体钥匙则显得多余。 

图源：极氪汽车

其次，传统钥匙无法分享，这在家庭共享车辆时显得尤为不便。尽管初始时我们并未将分享功能视为常用场景，但在与用户交流中，我们发现家庭账户分享功能在实际使用中颇受欢迎。再者，传统钥匙存在一定的安全风险，如遗失后处理麻烦，且有被终极攻击的风险。

从国家层面来看，数字钥匙也符合新四化的典型应用。其业务场景复杂，系统架构庞大，涉及端、管、云等多个方面，对产业链上下游的支撑作用显著。这不仅仅是一个小产品或场景，而是能够助力整个产业链上下游合作伙伴实现合作共赢。

关于钥匙的产品形态，传统钥匙经历了从机械齿轮到按钮式，再到具备PE、PS功能的遥控钥匙的演变。而极氪自001车型上市起，便采用了基于蓝牙的新架构钥匙。随后，在极氪X和极氪009车型上，全系配备了UWB技术方案。

数字钥匙主要涉及三种技术：BLE、UWB和NFC。BLE受限于手机，其核心是将实体物品虚拟化到手机上。然而，由于手机厂商支持传统射频功能主要基于BLE实现，因此存在一定短板。UWB技术通信在某些小米和苹果机型上得到支持，具有高精度定位和优良性能，但因成本问题，在手机厂商中应用较为谨慎。NFC作为近场通信技术，可在手机没电或钥匙失效时提供备用解锁方案。这三种技术各有优势，相互补充。 

当然，它目前仍存在一些亟待改进的痛点。首要问题便是权限设置，因为数字钥匙的核心载体是用户的手机。用户经常会对极氪app上的权限引导表示不满，该引导相当于一个小页面，需要开启的权限却相当多，包括蓝牙、定位自启动等。这些权限设置颇为复杂，而且并非所有用户都会严格按照要求进行操作。同时，权限设置还牵涉到用户隐私的问题，例如，有些用户会担忧后台持续定位造成的隐私泄露。此外，若权限开放过多，还会对手机能耗产生较大影响，进而影响手机续航。

其次，蓝牙定位的精准度也是一个问题。由于手机机型的差异，我们需要对每一款手机进行标定，部分重点机型还需进行更为精确的标定。然而，即便是标定，由于用户行为，如用车时间和场景的不同，仍会对定位精度产生影响。例如，用户在临界区域打电话或抽烟，都可能对我们的服务体验造成影响。我们也会根据用户的日常行为模式，如早晨上班和晚上下班的时间，来进行一些保持服务活跃的操作，但这些措施仍不够完善。

最后，协议兼容也是一个挑战。目前，CCC、ICCE、ICCOA等联盟标准我们都在跟进。然而，每套协议的技术实现细节都有所差异，这对车端的影响较大。车端MCU的资源和算力并非无限，每套协议都会占用一定资源。

数字钥匙解决方案架构

针对上述问题，我们从系统维度出发，提出了一系列解决方案。首先，我们会对钥匙问题进行自检，并友好地提醒用户相关风险，同时优化电源设置，以确保用户能全开我们钥匙相关app的权限，从而提升用户体验。其次，对于自标定功能，我们会围绕体验优先进行优化，以满足用户对某些机型或手机特定因素的自标定需求。此外，数字钥匙本身也带来了其他数字化维度的优化可能，因其携带ID信息，可进行更深层次的应用扩展。 

图源：极氪汽车

值得一提的是，我们将物理钥匙虚拟化这一操作，实际上给用户带来了极大的便利，用户也逐渐接受了这样的设计，这是我们数字钥匙系统解决方案的一部分。在此基础上，我们还会针对不同技术特点，如NFC、BLE、UWB等进行统筹考虑。例如，NFC将作为备份使用，BLE则会在联动后进行一些操作工作。手机主要支持BLE和UWB进行健全和定位，而Key Fob除了使用BLE和UWB联合技术进行定位外，还会使用NFC作为备用钥匙进行解锁。在某些场景下，如整车馈电或电气架构影响等不可预知的场景，我们会设计备份方案。同时，我们也会参考原物理钥匙的机械齿设计，将NFC嵌入Key Fob中，以确保安全和便利。

对于车端，我们目前采用的是多锚点方案。主节点被我们大胆地集成到T-box中，以进一步降低成本。我们将原T-box的主MCU进行融合，主要用于BLE的健全连接和备份定位。我们会使用主节点的BLE进行定位，并通过融合算法得出最终结论，以供整车执行。目前，所有车辆都搭载了UWB设备，车外4个，车内2个，基本上可以覆盖用户的应用场景。

接下来，我们将探讨两大关键技术领域。首先是依赖于手机的技术，鉴于目前手机型号众多，且每年都有大量新款手机发布，同时操作系统也在不断升级，例如鸿蒙系统，升级后对能耗的要求日益增高。在这方面，我们主要分为两大板块：一是针对iOS系统的手机激活方案，二是针对安卓系统的方案。

对于iOS，我们的激活策略主要利用两大技术：一是通过CoreBluetooth来激活应用。这种激活方式主要应用于应用后台挂起、被系统关闭、崩溃或设备重启，以及用户手动关闭应用等场景。另外，当用户主动关闭应用时，我们会采用iBeacon技术进行激活。这两种技术相结合，能确保在各种使用场景下，应用都能被有效唤醒和激活，从而保证应用内的逻辑能够正常运行。在3C标准落地之前，这可以被视为一种过渡方案。由于手机型号和操作系统的多样性，我们需要不断进行策略调整和优化。

对于安卓手机，由于手机厂商众多，我们仍然以激活方案为主，并与手机厂商进行合作。我们的策略是通过钱包绑定和系统级监听来实现激活，这种方式对用户体验影响较小。其优势在于可以直接通过蓝牙底层扫描，而无需在后台持续进行轮询操作，从而节省电能并避免系统监控机制的警告。

在车端，我们依赖于技术的演进。目前，基于定位的技术主要有BLE和UWB两种。在评估这些技术时，我们会综合考虑用户体验、安全性、成本和功耗等多个维度。

BLE技术最初使用RSSI进行定位，但随着技术的演进，现在也在考虑引入CS技术。与BLE相比，UWB在天然设计上更为完善。然而，由于成本考虑，许多手机厂商对采用UWB技术持谨慎态度。目前，除了苹果等成本压力较小的公司外，大多数手机厂商在采用UWB技术时都表现出相对谨慎的态度。同时，我们也在持续关注蓝牙技术的演进，包括BLE的RSSI和CS技术的发展。

此外，UWB技术还采用了TOF测距和4+2模式的定位方法。除了成本较高外，其在体验上与传统的Fob并无太大差异。随着CCC3.0的推出，手机也能达到类似的效果。同时，我们也在探索PDOA相对角定位方式，并寻求进一步的成本降低方法。我们希望能够扩展基于钥匙的应用场景，不仅局限于钥匙本身的应用，还能实现系统综合降本、功能增多而成本稳定的目标。这将有助于产业链的健康发展，避免恶性竞争导致的价格战。

除了底层技术算法的优化外，我们还在定位算法方面进行了持续探索。从最初的几何定位算法到现在的机器学习算法引入，我们旨在提升标定过程的效率和准确性，减少外界因素的影响。这一改进对于大规模商业化应用和工程化落地具有重要意义，尤其是在我们极氪和吉利体系内拥有众多子品牌和车型的背景下。

开放性问题

在最后的分析中，我们必须为用户预留足够的空间。目前，RSSI在短期内仍是相对主流的解决方案。自标定技术的重要性不言而喻，我们不仅在深入研究自标定技术本身，同时也在致力于优化其业务逻辑。此外，我们还在进行自标定以外的优化工作，例如，我们正在逐步压缩自标定的适用范围，从原先的标定数十部手机到现在根据手机特性进行分类，以实现更精确的自标定。同时，我们将为用户提供更多指导，并允许他们将自标定参数上传到平台，以便通过社区评价的方式参与进来。

当前，整个汽车行业面临着较大的压力，成本控制成为一项重要考量。除了UWB的定位功能外，我们还在探索其在雷达相关领域的应用，如CPD、后备箱脚踢感应以及倒车雷达等。我们的整体策略是在稳定现有系统框架的基础上，增加更多功能，而非缩减。对于极氪而言，我们始终将用户的体验和场景作为首要考虑。

尽管极氪在智能钥匙领域已付出诸多努力，但我们仍需面对行业的共同探讨。在工程化落地的过程中，我们已完成从0到1的突破，并让用户看到我们的钥匙产品的卓越性能。然而，这背后投入的资源也相当庞大。

首先，跨平台协议分享成为一个挑战，如ICCE、ICCOA和CCC等协议在车内实施时对MCU造成较大压力，且BLE广播扫描间隔的增加对性能有所损耗。其次，安卓手机UWB搭载率目前较低，这对我们未来技术演进构成一定问题。 

图源：极氪汽车

因此，我们需要与整个产业链合作，共同寻找有价值的合作点。在合作方式上，我们理解到产业链的变革，现在更注重与合作伙伴的联合开发和新技术预研，以在技术维度上实现创新和突破。

（以上内容来自极氪汽车智能网联总监尚欣于2024年7月10日在汽车数字钥匙技术论坛发表的《数字钥匙产品化实践》主题演讲。）