技術分享：UWB-AOA汽車數字鑰匙與雷達
本文整理自全跡科技CEO都延星先生在SAECC 2025 汽車數字鑰匙論壇的演講PPT，意在用通俗易懂的語言向大家分享UWB-AOA方案在汽車領域的價值應用。如需授權轉載請聯系我們，未經授權傳播、洗稿等行為全跡科技將追究法律責任。
全跡科技成立于2016年，成立近10年來只專注做UWB定位這一件事。早些年市場上還沒有UWB汽車數字鑰匙的需求，我們主要把UWB定位應用于工業制造等領域，對人員、物資、車輛做亞米級精準定位。三一重工、富士康、京東、都是我們的客戶，我們還服務了北京冬奧會，收到科技冬奧領導小組（科技部代章）發來的感謝信。后來我們嘗試把工業領域的多年經驗應用在汽車上。全跡在全球首創了汽車UWB-AOA少錨點數字鑰匙與雷達方案，可顯著降低成本。
汽車數字鑰匙最早是NFC卡片鑰匙，后來出現了藍牙鑰匙，基于RSSI信號強度定位，因為精度不高存在罰站、乒乓等體驗問題；而且因為安全性不足，在歐美市場也不太被認可。當前最新一代的數字鑰匙技術，我們認為主要有：UWB、藍牙6（CS）、星閃（SLE）這三種。這三種技術的定位精度相對于傳統藍牙5的鑰匙都有明顯提升，極大程度改善了罰站和乒乓的問題。同時安全性也很好，可以防止黑客中繼攻擊。 但是這三種新技術也都存在缺點，除了各自的特點外，有一個共性的缺點是當前手機的支持度都不夠高。
我這里重點介紹下UWB技術。UWB超寬帶物理特性比較獨特，總結如下：
超精確：UWB是目前各種無線電定位技術中精度最高的。
超可靠：UWB的超窄脈沖賦予了更好的抗多徑與抗電磁干擾能力。
超安全：基于TOF飛線時間測距可以抵抗黑客中繼攻擊。
超實時：UWB的定位和傳輸時延顯著優于藍牙、星閃SLE等其它技術。
超全能：UWB是唯一可以同時支持定位+雷達+通信的技術，藍牙和星閃SLE都不具備雷達的能力。
超兼容：IOS/安卓/鴻蒙都支持UWB技術，IOS支持度是最高的，安卓也在快速增加。
超稀缺：UWB擁有非常珍貴的大帶寬頻譜資源，賦予該技術很多獨特優勢和相當長的生命力。
當前UWB鑰匙上車的體驗如何呢？首先優點是定位精度最高（體驗一致性好、車內外識別也可以做的很準）；可復用為兒童檢測雷達、腳踢雷達、哨兵雷達等功能，買一贈多；可兼容全球市場，因為歐美市場的手機終端和安全性的特點，UWB鑰匙比較被認可。當然UWB鑰匙也有很多缺點，最主要是單車成本高，UWB芯片價格相對貴，所以多錨點UWB方案成本顯著高于藍牙、星閃等技術。其次UWB鑰匙的功耗較大，更換紐扣電池的時間可能較頻繁。還有UWB手機的支持度還不夠高，蘋果幾乎都支持了，安卓和鴻蒙還不夠多，但目前安卓增長很快，小米這兩年發布的多款新手機都已經開始支持UWB了。最后就是當人和車距離較遠且人體嚴重遮擋UWB信號時，可能會有部分性能下降，但這個可以結合藍牙粗定位與最新的4ab協議做很大的改善。我們公司推薦新方案：少錨點UWB-AOA數字鑰匙與雷達，可以同時解決成本和功耗2個大問題。
傳統UWB定位技術主要采用三角定位原理，每個UWB錨點只有TOF測距能力，多個錨點分別測量到UWB手機的距離，然后以距離為半徑畫圓，3個不同圓的交點就是UWB鑰匙的位置。AOA是一個專業術語，Angle of Arrival到達角度的意思。UWB-AOA錨點拆開能看到由很多天線組成的天線陣列，通過天線陣列的相位差，我們不僅可以像傳統錨點一樣測量TOF距離，還可以測量UWB信號從哪個方向發過來的。知道了方向+距離，單個錨點就可以實現精準定位。原理比較簡單，但是實現起來非常困難，難點在天線陣列和算法的設計，全跡在18年申請專利開始做，到現在已經做了7年。
左圖是現有UWB數字鑰匙的方案，每輛車需要安裝5或6個UWB的錨點設備，成本比較高。因為現有UWB技術主要采用三角定位原理，UWB鑰匙需要與多個不同位置的UWB錨點做TOF測距，然后通過畫圓求交點的方法來計算鑰匙的位置。因為車身會遮擋UWB信號，為了保證人在車的任何區域都能看到至少3個錨點，所以車輛保險杠4個角各部署1個，車內再部署1到2個，整體成本很高。而全跡行業首創把UWB-AOA錨點放在車輛內頂棚，讓信號從玻璃里穿透出去覆蓋到車外，定位算法要處理好A/B/C柱、車門和車身對UWB信號的遮擋影響，這樣最少僅需1個新型錨點即可實現對UWB鑰匙的360°定位；如果全車放2個UWB-AOA錨點可以讓系統工作更加穩定。
這個方案最大的優勢就是顯著降低成本。每個UWB-AOA錨點上只有1顆UWB芯片，天線是我們自己設計的PCB天線沒有額外的成本。成本比傳統多錨點方案便宜一半；線束、連接器和組裝成本也降低了；功耗方面，不僅是車端錨點數量少功耗得到降低，主要是UWB fob鑰匙的功耗得到了顯著降低。因為每次定位時，UWB鑰匙只需要與車上僅有的1~2個錨點分別測距一次即可實現定位，而傳統方案UWB鑰匙需要與車上全部5~6個錨點分別測距一次才能實現定位，UWB工作時間越短越省電，所以該方案UWB鑰匙功耗也能降低一半以上。還有個反直覺的點，有的客戶實測認為全跡的2錨點方案比他們現有量產車采用的6錨點的抗人體和車輛遮擋的穩定性要明顯更好。我們分析一個原因是因為多錨點方案需要同時看到車上不同位置的3個錨點，很容易因為車身、立柱、人體等各類遮擋擋住某個方向，造成定位卡頓；而UWB-AOA錨點任意看到一個就能精準定位。此外，多錨點方案的車外4個錨點安裝在保險杠上，比較低矮，很容易被相鄰停放的車輛擋住；而UWB-AOA錨點安裝在車內頂棚，還可以透過旁邊車輛的車窗玻璃傳輸的更遠。再加上全跡持續7年對UWB-AOA的研究，過往豐富的處理工業UWB定位環境中大量金屬遮擋的算法經驗，讓全跡2錨點的用戶體驗效果相比傳統多錨點并不遜色，甚至部分指標還有超出。傳統方案只能用在高端高配車型上，全跡UWB-AOA少錨點方案成本更低、達到藍牙鑰匙價位，可以讓更多主流車型享受到這項新技術。
UWB錨點除了做鑰匙定位，還可以兼做兒童存在檢測（CPD）雷達，這是為了防止粗心的父母不小心把孩子遺留在車內。目前歐洲ENCAP、中國CNCAP都已經開始給新車測試這項功能，如果擁有該功能的話安全得分就會更高。全跡與Tier1合作已經在某國際頭部品牌車型成功量產CPD雷達，是全行業最早一批量產的車型。CPD雷達量產最困難的是在保證全車座椅和腳坑覆蓋的同時，要避免外溢和車內其它物品晃動引起的誤報。UWB CPD雷達相比毫米波雷達成本更低，且可與UWB數字鑰匙錨點復用，相當于是買一贈一的功能。
UWB還可以用于腳踢尾箱雷達。全跡的UWB腳踢雷達產品可以支持踢腿和掃腿，幾乎達到100%成功率；寵物從后保下方跑過、人貼著車尾徘徊、充電線從后保下甩過、下雨等場景都不會有誤報。全跡與Tier1配合已經獲得了某國際車型的量產定點，明年年初量產。
全跡的UWB-AOA車內兩錨點還可以兼做哨兵監測雷達。當車輛落鎖人員遠離后，UWB哨兵雷達自動啟動，可探測到車輛周邊區域的活動人員、物體或車輛，再觸發攝像頭啟動記錄。UWB哨兵雷達的功耗相比通常攝像頭哨兵雷達方案的功耗可以忽略不計，車主可以放心開一整夜。
兩個錨點裝在車的內頂棚左右對稱中軸線上，前錨點推薦裝在內后視鏡支架附近，也可以裝在閱讀燈、天窗開關附近；后錨點在后排頭頂后方。
為這個產品我們起了響亮的名稱，全跡ONE系列。ONE正好是One Node Entry單錨點進入的縮寫。我們提供多種帶算法的UWB模組和成品給不同的合作伙伴。ONE1000模塊集成了UWB芯片、天線陣列、定位算法，需要搭配客戶自研的MCU和藍牙底板運行我們提供的算法庫，組成完整的UWB定位與雷達錨點。
我們的方案可與CCC、ICCE等數字鑰匙標準兼容，因為車上的UWB-AOA錨點是在UWB鑰匙的一次標準TOF測距過程同時，自動獲取到UWB鑰匙的角度的。天線陣列在車端錨點上，對鑰匙的硬件設計沒有特殊要求。我們公司參與了國內ICCE數字鑰匙標準的制訂，也有署名。我們成功打通了iPhone與多種安卓UWB手機的定位。
蘋果認可全跡的UWB-AOA少錨點技術方案，最新的Carkey測試模板已經增添了UWB-AOA測試選項，感興趣的主機廠可以聯系蘋果索取。
我們來對比下UWB與多種不同的技術：UWB-AOA擁有最高的定位精度，非常準的車內外識別，不用擔心把手機鎖在車內；擁有較多的存量手機和未來新手機的支持度；最少的錨點數量和相應低廉的BOM成本；唯一可復用為UWB雷達，相當于可免費獲得NCAP得分；國際市場對UWB鑰匙的認可度最高可以直接出海。補充再說下藍牙6（CS），藍牙6的數字鑰匙標準尚未確定，按目前我們獲得的信息，蘋果不一定能把藍牙6的鑰匙放到蘋果錢包，而是讓藍牙6補充和增強UWB鑰匙的性能。所以現在基于獨立的藍牙6做數字鑰匙還是存在將來放不進蘋果錢包的風險。
因為手機的支持度不同，國內車廠目前青睞采用多模定位。左邊兩個圖是常見的藍牙RSSI方案。中間是常見的UWB多錨點方案。右邊是我們公司建議的少錨點UWB-AOA方案。如果想要比較好的藍牙解閉鎖體驗，就用右二的方案。想要更好的性價比，就用右一。 從最左邊的藍牙鑰匙，升級到最右邊的UWB鑰匙，還可以去掉原車的PEPS高低頻天線，總體成本并沒有提升，同時新增了倉內兒童檢測雷達的功能。 圖里藍色芯片還可以換成同時支持藍牙5/藍牙6或星閃的多模芯片。
最后做個總結，我們推薦少錨點的UWB-AOA數字鑰匙與雷達方案。用單車2個UWB-AOA錨點作為主力定位錨點，對存量和未來都越來越多的UWB手機提供最佳定位效果。同時搭載至少1顆藍牙5/6/星閃芯片，讓沒有UWB的其它手機也都能實現基礎的數字鑰匙功能。這樣用最低成本可以支持全球市場可用的UWB鑰匙，附加兒童存在檢測雷達。全跡UWB-AOA技術可以顯著降低傳統UWB數字鑰匙的成本，并保持多功能不變。
