在这个数字化时代，我们正目睹着传统与现代的完美融合。想象一下，无需携带笨重的实体钥匙，当你走向你的爱车，随着距离不断接近，车灯自动亮起，走到爱车附近，车门已经自动解锁。这不再是科幻电影中的场景，而是现实生活中的数字钥匙技术带来的革新。
数字钥匙不仅仅是一种解锁方式的转变，更代表了一种生活方式的转变。它将安全性、便捷性和个性化融为一体，为驾驶体验带来了前所未有的提升。从智能手机到智能手表，甚至是更先进的生物识别技术，数字钥匙正在不断地拓展其边界，让我们的日常生活更加丰富多彩。
今天，我们将深入探讨这一技术如何改变了我们开启车门的方式，以及它如何预示着一个更加智能化、便捷化的未来。
图片来源：中金
随着时代发展和技术进步，汽车钥匙逐渐从实体走向虚拟，即从机械钥匙、遥控钥匙逐步过渡到以智能手机、手环、手边为载体的数字钥匙，未来会发展为数字钥匙和生物钥匙相结合的形式，生物钥匙包括：指纹识别、面部识别、声音识别、虹膜识别等。
数字钥匙有着以下功能：
数字钥匙架构，以CCC标准为例，分为云端、车端和设备端三个部分。
汽车与设备之间的接口（图中下方黑色标准化链路）用于完成身份验证协议、安全交换信息、移动设备与汽车配对等功能。
OEM服务器与设备服务器之间的接口（图中上方黑色标准化链路）用于创建、跟踪、管理、分享钥匙，以及相互通报状态更改情况。
专有链路用于自定义权限和其他应用场景，例如针对特定用户限制最高车速、只允许进入特定空间等。设备端架构。
移动设备利用安全组件（Secure Element）、原生及定制应用、数字钥匙框架以及与设备服务器的通信来保护和管理数字钥匙。
数字钥匙小程序（Digital Key Applet）负责执行左右的安全处理，包括身份验证、加密协议、配对秘钥生成、安全测距、钥匙分享、汽车进入和发动机启动事务的密钥派生，同时还为数字钥匙及其元数据提供防篡改的安全存储空间。
技术路线和标准：协议数字钥匙技术路线有三种，分别是NFC、BLE和UWB。NFC（Near Field Communication 近场通信）在非接触式射频识别（RFID）技术的基础上，结合无线互连技术研发而成。
部分汽车配备了NFC卡片作为解锁车辆的钥匙，部分汽车直接使用手机NFC功能作为解锁车辆的钥匙。特点：功耗低。定位精度：10cm以内，通常在1-2cm，无法进行远距离定位。
工作模式：被动模式和主动模式，二者区别在于是否需要供电设备。
技术原理：NFC有三种工作模式，分别是点对点模式、读卡器模式和卡模拟模式，NFC数字钥匙是使用了卡模拟模式，类似我们使用门禁卡打开小区门或办公室门，读卡器向身份标签发射射频信号，碰到身份标签后，将携带身份标签的信息反射回读卡器完成解锁操作。
BLE（Bluetooth Low Energy 蓝牙低功耗）通过蓝牙通信技术建立连接、进行定位，是目前最主要的数字钥匙方案。特点：手机端覆盖率较高缺点：易受中继攻击（Relay Attack）、蓝牙稳定性不好，容易出现用户在车辆旁边但无法解锁的“罚站”情况。
定位原理：RSSI（Received Signal Strength Indicator 接受信号强度指示）。一般在5米范围内，随着距离增加，信号强度迅速下降，逐渐区域平稳；距离增加到10米到12米左右，信号强度会有些许增加的波动。定位精度：分米级定位算法：
AOA（Angle of Arrival 到达角），通过阵列天线感知发射节点信号的到达方向，计算接收节点（蓝牙AOA定位基站）和发射节点（蓝牙AOA标签）之间的相对方位或角度，利用三角测量法或其他方式计算出未知节点（蓝牙AOA标签）的位置。
AOD（Angle of Departure 出发角），发射端由射频开关和天线阵列组成，通过发射测向广播包，在发射过程中切换天线，使其出发角可被检测到，接收端使用单个天线来接收这些广播包，并在这些包中捕获IQ（In-Phase and Quadrature）样本。方向的确定基于单个发射端天线阵列中的不同天线发射无线电信号到接收机天线收到的广播延迟，IQ测量可以检测广播延迟。任何具有支持AoD功能的单个天线的接收端都可以捕获IQ样本，并借助指定发射端天线布局的配置文件信息，计算无线电的入射角度信号。
UWB（Ultra Wide Band 超宽带技术）是一种采用纳米级的非正弦窄波脉冲信号进行数据传输的无线载波通信技术（相对宽度不小于20%或者绝对带宽不小于500Mhz的无线电信号）。
特点：信道容量大、传输速率高、安全性高、多径分辨率高、穿透能力强、定位精度高。定位精度：厘米级定位算法：
TOF（Time of Flight 飞行时间），通过测量UWB信号在基站与标签之间飞行的时间来实现测距。
TDOA（Time Difference of Arrival 到达时间差），通过UWB信号从标签到达各个基站的时间差来进行定位，需要时间同步以及至少三个基站来确定标签位置。
PDOA（Phase Difference of Arrival 到达相位差）：通过到达角相位来测量基站与标签之间方位关系，需要至少两个基站来确定标签位置。
UWB除了用于数字钥匙外，还可以用于舱内儿童遗留检测（CPD Child Presence Detection）、脚踢雷达、场端AVP等场景。
数字钥匙协议分为私有协议和标准协议，在此仅介绍标准协议，分别是：
NFC+BLE+UWB，BLE用于数字钥匙发现和用户验证，UWB用于定位和测距，NFC作为备份冗余，用于备用钥匙，即使在手机没电的情况下也可以用来解锁车辆。
国外方案通常仅支持CCC协议，国内方案CCC、ICCE、ICCOA协议都支持。搭载UWB芯片的手机以苹果、三星为主，国产手机只有少数搭载UWB芯片，如果想使用苹果手机需要过MFI认证，否则需要使用搭载UWB芯片的实体钥匙（Key FOB）来实现数字钥匙功能。
开锁和闭锁的场景：用户距离车辆小于20米时（图中Zone3区域），数字钥匙系统会通过蓝牙向智能设备发送身份验证，验证成功后数字钥匙系统会与数字钥匙配对连接；用户距离车辆3-10米时（图中Zone2区域），车辆会打开车灯进入迎宾模式；用户距离车辆1-3米时（图中Zone1区域），车门自动解锁。用户远离车辆，距离车辆3米时，车门自动闭锁。上述距离是一个大致范围，可以根据需求标定调整。
随着数字钥匙技术的不断进步和普及，我们正站在一个新时代的门槛上。这不仅是一种技术的革新，更是我们生活方式的一次飞跃。从机械钥匙到数字钥匙，再到未来可能的生物钥匙，每一次变革都让我们的出行更加安全、便捷和智能。
无论是NFC、BLE还是UWB，每一种技术都在以其独特的方式推动着汽车钥匙的发展。而CCC、ICCE和ICCOA等标准协议的制定，更是为数字钥匙的互操作性和安全性提供了坚实的基础。
现在，当你再次站在爱车前，感受到车门自动解锁的便捷，是否会感叹科技的力量？数字钥匙不只是开启了智能化车门，更是开启了一种全新的生活方式，让我们的每一次出行都变得更加轻松愉快，让我们的生活更加丰富多彩。让我们共同期待数字钥匙将带给我们更多惊喜，让我们的出行更加智能，让我们的世界更加美好。这正是科技赋予我们的力量，也是我们对未来无限的憧憬和期待。感谢你与我们一同走进数字钥匙的世界，一同开启智能化生活的大门。
*未经准许严禁转载和摘录-参考资料：
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中金：数字钥匙解锁无感智能体验
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落地更多场景智联汽车：UWB钥匙，单价700元的智能汽车新赛道
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CCC数字钥匙-进入汽车的未来
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2024汽车玻璃集成UWB数字钥匙发展研究白皮书
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Qorvo UWB Automotive CCC Digital Key EGuide
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原文始发于微信公众号（Vehicle）：数字钥匙：开启智能汽车之门
