无钥匙≠无感知：UWB技术如何重新定义人车交互边界

超宽带（UWB）技术作为典型的"军转民"创新案例，其发展历程映射了现代科技从军事机密走向普惠民生的演进路径。该技术起源于20世纪60年代的脉冲通信研究，早期因独特的宽频带特性（覆盖数Hz至数GHz）和低功率谱密度（等效于环境噪声水平），被美军用于高精度雷达探测与隐蔽通信系统。在冷战结束后，随着全球技术解禁浪潮，UWB开始向民用领域渗透：1990年代，科研机构发现其纳秒级脉冲调制特性不仅能实现厘米级定位精度，还可通过全数字化架构显著降低设备成本，这为商业化奠定了基础。

2002年2月，美国联邦通信委员会（FCC）的批准成为关键转折点，其划定了3.1-10.6GHz专用频段，并将发射功率严格限制在1mW以下，既保障了与传统通信系统的兼容性，又释放了短距高速传输潜力（10米内可达500Mbps以上）。此后全球标准化进程加速推进，IEEE 802.15.4a标准定义了物理层脉冲调制方式，欧洲计算机制造商协会（ECMA）则规范了MAC层协议，而2019年成立的FiRa联盟更聚焦消费电子场景，推动UWB与5G物联网的深度融合。

如今UWB正从专业领域向大众消费市场延伸。除了以Apple为代表的手机和可穿戴设备之外，另一个UWB设备正在大展身手的领域是车钥匙。这篇文章就同大家一起看看UWB与车钥匙能碰撞出怎么样的火花。

上文中提到，UWB精度很高，可以达到厘米级定位，那么UWB是如何做到的呢？不同于传统蓝牙的AoA，也就是到达角测距，UWB的定位核心原理主要有两个，一个是ToA，到达时间测距，还有TDoA，到达时间差定位。

ToA作为典型的圆交汇定位法，其数学模型依托三维空间中的球面交汇原理。在二维定位场景中，至少需要三个定位基站构成测量网络，每个基站通过测量电磁波从标签到基站的传播时间（ToF），乘以光速得到距离观测值。这三个观测值分别以基站为圆心绘制半径，理论上三个圆的交点即为标签坐标，就如下图所示。

但是，这种测距方法有着诸多问题需要面对，首当其冲的便是标签与所有基站需要维持亚纳秒级时钟同步，否则1ns的时间误差将导致0.3米的测距偏差。在蜂窝通信场景中，基站需配置GPS/北斗授时模块或原子钟实现同步，但民用设备往往难以满足；其次，标签需与每个基站进行"请求-响应"式双向通信，导致系统容量受限。当并发标签数超过信道容量时（如UWB系统约支持1000个/秒），将引发通信碰撞和定位失败；最后，单次定位需完成三次握手通信，使标签功耗较单向通信方案增加300%以上，严重制约物联网设备的续航能力。

相较之下，在目前的工程实现中，多以TDoA到达时间差定位为原理来实现UWB定位。作为双曲线交汇定位法的典型实现，其核心原理在于通过信号到达多基站的时间差构建双曲线方程组求解目标位置。在二维定位场景中，系统需部署至少四个定位基站构成定位网络，通过测量标签发射的UWB信号到达每对基站的时间差（ΔT），将其转换为距离差（ΔD = c·ΔT，c为光速）后，每两组基站可生成一条双曲线，四条双曲线的唯一交点即为标签坐标（如下图所示）。

相较于ToA来说，标签仅需单次广播UWB脉冲信号（脉宽约2ns），无需与基站进行双向握手通信，使得标签功耗降低80%以上；而单次广播机制避免了信道竞争，配合TDMA时隙分配策略，单基站每秒可处理5000个以上标签的定位请求，系统容量较TOA提升10倍。因此，如今的UWB数字车钥匙也是多采用这种技术，就比如特斯拉Cybertruck采用四基站TDOA系统实现厘米级数字钥匙定位。

那么再了解了UWB的基本原理之后，另一个问题随之而来：UWB数字钥匙能给我们带来什么和以往不一样的用车体验呢？

在我国前几年各大手机厂商、智能设备制造商的努力下，无数手机、智能手表设备都加入了UWB功能。结合上手机等设备原本就有的蓝牙、NFC等等技术直接形成定位技术矩阵，在较远的地方可以先进行蓝牙连接，进行身份认证、数据交互，并进行粗略的定位。当车主靠近到UWB的范围内（10米左右），开启锚点的UWB的测距功能实现实时的定位。这时手机就会成为上文中提到的“标签”，被汽车中四个不同位置的UWB“基站”发现并实现精确定位。不仅能实现只用一台手机无需车钥匙即可解锁车辆，还能进一步实现全新的无钥匙进入系统：在接近车辆时，根据距离车辆会自动首先开启迎宾灯，然后随着距离的接近，会自动调整座椅位置等，然后靠近车门时，则自动解锁；当远离车辆时，也能够自动根据位置变化来自动锁车。解决车辆电子钥匙中继攻击的安全漏洞。

有着种种优势的UWB数字钥匙自2021年被蔚来ET7首发搭载以来，已经有越来越多的车企加入到了UWB数字车钥匙的行列，2023年，吉利极氪、比亚迪腾势D9、问界、特斯拉等等企业纷纷加入UWB数字车钥匙功能，业界称之为“UWB数字钥匙落地元年”。

根据高工智能汽车研究院的数据，2024年1月至9月间，中国市场乘用车前装标配UWB数字钥匙的交付量达到了79.76万辆，同比去年激增338%，显示出该市场的强劲增长态势。在车型价格分布上，30万以上的高端车型依然是UWB数字钥匙的主要搭载领域，占比约55%，但20-30万价格区间的车型搭载量增长尤为显著，其中20-25万价格段的车型增幅超过838%，20万以下车型的搭载量也有显著增长，尽管当前占比仅为4%，但同比去年的搭载量增幅达到了10倍‌。

目前，阻碍UWB数字车钥匙在市场上快速铺开的最大阻碍还是老生常谈的价格因素（UWB车型普遍要30万元人民币以上），蓝牙成本要低于UWB。在汽车行业“降本增效”的主旋律下，第一代数字钥匙方案基本上采用五六个基站，成本高昂，一套UWB数字钥匙的成本在1000元人民币，这显然阻止了搭载了UWB数字钥匙的车型下探到中低端市场。

但是随着UWB技术的种种优势和今年UWB技术的近一步成熟，UWB方案的基站可能会下降到2-3个，单车成本可能已经下降到500元以下，因此，今年极有可能是UWB技术“井喷”的一年。展望未来，预计到2026年，UWB汽车在汽车总出货量中的占比将达到15%；到2030年，将达到40%。

从冷战时期的军用雷达技术，到如今智能汽车的数字钥匙革命，UWB技术完成了从战场到车间的历史跨越。这项以纳秒级脉冲定义时空精度的技术，正通过TDoA定位系统的工程化创新，重构人与机器的交互范式——当厘米级定位误差与毫秒级响应速度相遇，不仅让"无感解锁"成为现实，更催生出基于空间感知的智能场景生态。

当前UWB数字钥匙的市场爆发，印证了技术迭代与成本优化的双重突破。随着单基站成本以每年20%的速率下降，定位系统正从"四基站豪华配置"向"两基站经济方案"演进，这为技术下沉至15万级主流车型铺平道路。而5G-V2X与UWB的融合创新，更将推动车辆对用户行为的主动预判：通过深度学习用户移动轨迹，车辆可提前调节座舱环境；结合毫米波雷达，甚至能实现"人车距离分级响应"的安全防护体系。

站在智能网联汽车发展的关键节点，UWB数字钥匙的普及不仅意味着车钥匙的形态消亡，更标志着汽车正从"响应式工具"向"感知型空间"进化。当技术成本突破临界点，这项曾专属高端车型的配置，必将如当年ABS防抱死系统般完成全民普惠，最终实现"人车共融"的智能出行新纪元。