星闪、蓝牙信道探测、NFC与UWB：数字车钥匙之战

近日，新款问界M9发布，首发了星闪车钥匙，对比传统蓝牙方案定位精度提升至少5倍，解闭锁精准度提升至少6倍。

BLE（低功耗蓝牙）方案过去确实是在定位精度上面被人诟病，也正因此，蓝牙才有了信道探测（Channel Sounding）这项新技术，作为BLE 6.0升级的最大亮点。

先看这幅图然后我们接着聊，这张图清晰的指出了各项标准的优势及劣势。所以我们不难看出，精度、距离、延迟、可靠性、安全性、可扩展性，是客户选择数字钥匙的关键参考指南，另外还应该考虑成本、生态系统以及开发的难易度。

自 2004 年首次亮相以来，BLE已成为物联网领域的基石，因其低成本、长电池寿命和易于集成到消费品和服务中而广受赞誉。BLE在一系列应用中表现出色，从传统的音频流和数据传输到汽车钥匙扣、智能家居设备和移动设备。它的效率源于低功耗、2.4 GHz 频段 40 个通道的数据传输以及大型设备网络的网状组网功能。

过去，BLE的定位采用三遍测量和三角测量方法，三边测量是最常用的方法，它要求至少两个参考BLE信标，并且它们之间的距离已知，然后使用 RSSI 来估算距离。另一方面，三角测量依赖于两个或三个参考点之间的已知距离，并测量角度——AoA 或 AoD 来估算距离和方向。          

AoA：带有一个天线的发射器发送特殊信号。带有多个天线的接收器测量相位差以确定信号的方向。

AoD：带有多个天线的固定发射器发送信号。带有单个天线的接收器测量相位差以确定信号的方向。

蓝牙最大的优势就是便宜，广泛，用户基础好。

蓝牙信道探测技术目前处于早期阶段，但蓝牙技术在平台设备和连接设备中的独特存在，有可能显著扩大目前在消费者、企业和工业环境中距离感知的市场占有率。同时，与 UWB 等替代性精细测距技术相比，蓝牙信道探测能够提供厘米级精度，足以满足大多数精细测距用例的需求，而无需嵌入额外的无线电或显著影响功耗，这使得蓝牙信道探测成为一项极具吸引力的选择。虽然 UWB 可以提供更高的精度和更低的延迟，但在集成额外无线电的成本、移动和平台设备中更有限的支持以及更高的总体功耗方面也存在潜在的权衡。

仅 2029 年，预计蓝牙设备的出货量就将达到近 80 亿台，因此市场机会巨大。蓝牙信道探测可以满足各种精细测距应用的需求，同时易于部署且经济高效。蓝牙信道探测的厘米级精度增强，还可能为支持BLE的设备创造新的创新功能。

根据蓝牙联盟的官方资料显示，蓝牙信道探测可应用于包括个人追踪器、数字钥匙解决方案、资产追踪、近距离互动和自动化、人机界面 (HMI)、人机接口设备 (HID)、其他一些潜在的未来用例可能包括设备的自我优化和配置。

德州仪器也强调，BLE用于汽车门禁解决方案，以进行测距和车辆钥匙定位时，OEM需要考虑多个层级的存取安全性。

无线信号测距安全：操纵测距信号可能会改变距离估计结果，使车辆钥匙比实际距离更接近车辆。这些威胁依赖于无线技术，无线实体层和介质存取控制规格中的安全功能通常可解决此类威胁。例如，在最新的蓝牙探测规格中，使用往返时间 (RTT) 封包交换和以标准化攻击检测器度量 (NADM) 为基础的缓解措施，解决了对以相位为基础的测距距离估计操作的威胁。

用于设定测距程序的通讯资料的通讯协定级安全性：通讯协定级和应用程式级威胁包括无线操作期间的嗅探、中间人攻击和重播攻击。规定相关密码编译措施来加密正在通讯的资料，并验证车辆钥匙为有效实体，可减少攻击。但是，加密安全性的安全性仅与用于加密或身分验证的钥匙相同。

最终应用程式操作的应用程式级安全性 (开启车门、启动引擎)：在无线装置中，透过无线传输或远端接收的操作资料，可能会危及装置运作或资料通讯安全性所使用的密码编译密钥(例如透过恶意软体注入)。因此，Bluetooth LE 无线 MCU 必须以可信任方式支持通讯协定与应用程级的密码编译作业，以保护秘钥安全。透过安全启动、安全软件更新和安全侦错存取，来确保设备的安全性。

星闪（NearLink）是华为主导研发的新一代无线短距通信技术，旨在通过融合传统蓝牙与 Wi-Fi 的优势，构建低时延、高可靠、广覆盖的万物互联底座。其核心技术包括时频双域解调、Polar 码纠错及动态密钥管理，支持 SLB（高速率）与 SLE（低功耗）双模架构，在功耗降低 60% 的同时实现传输速率提升 6 倍，为智能汽车、智能家居等场景提供更高效的连接体验。

星闪汽车钥匙具有如下优势：

精准定位与无感交互：采用相位差 + TOF 测距算法，实现分米级定位精度，较传统蓝牙 RSSI 方案提升 5 倍以上。当用户距车 10 米时触发迎宾灯光，3 米内自动解锁，8 米外精准闭锁，有效避免 “罚站”“乒乓锁” 等痛点。    

抗干扰与安全防护：搭载 Polar 码抗干扰技术与动态跳频机制，在地下车库等复杂环境中仍保持稳定连接。通过物理层防中继攻击设计，结合 SM4/AES 双加密算法，安全性超越蓝牙方案，接近 UWB 水平。          

生态协同与成本优势：依托鸿蒙智联 S + 标准，支持多设备并发连接与跨场景协同。相比 UWB 方案，星闪通过复用现有蓝牙硬件架构，成本降低约 40%，同时兼容手机、手表等终端设备，加速普及进程。

2024年11月，远峰科技和上海海思宣布，成功研发出首个带有星闪标准的数字车钥匙解决方案：该方案通过1个车内主模块和4个车外从模块，号称稳定实现了主动迎宾、无感解闭锁、钥匙分享、遥控泊车、无钥匙启动、多用户连接、OTA升级等功能，解决了其他数字钥匙普遍存在的绕车“乒乓”、靠近“罚站”等问题。

目前蓝牙信道探测是单音信号测距，即每次测量只能测一个“Channel”，而星闪SLE可以同时测4个“Channel”，从而测量的效率更高、相同时间下测量更精确、相同精度下测试时间更短，有效打破多钥匙应用场景限制。也就是说，星闪SLE可以实现多人同时用数字车钥匙上车时，解锁速度更快，带宽更大、速率更高，时延更低。    

具体到关键性能指标上，星闪SLE的带宽最高可达4MHz，而蓝牙CS的带宽只有1MHz/2MHz；通过GPSK调制后，星闪SLE在4MHz带宽下可达12Mbps的理论峰值速率，相比蓝牙CS实现6倍的速度提升；并且星闪SLE的最短帧长49微秒，帧间隔125微秒。这样的大带宽、低时延性能特点在数传场景（如无线耳机、鼠标、游戏手柄等）更能体现出优势，但在数字车钥匙场景也能辅助带来一定的体验改进。

对于星闪和BLE 6.0而言，如今的UWB倒成为了“传统技术”。UWB（超宽带）车钥匙是汽车数字钥匙领域的重要创新，融合精准定位、高安全性等特性，为用户带来更便捷、智能的体验。          

原理：UWB 车钥匙基于飞行时间（TOF）测量原理。车钥匙（UWB 标签）与车内安装的 UWB 锚点进行信息交互，UWB 信号以极短脉冲（持续仅纳秒级）、低功率且宽带宽（＞500MHz）的形式传输 。发送端在信号中嵌入时间戳，接收端接收到信号后，根据时间戳计算信号的飞行时间，进而通过公式 “距离 = 飞行时间 × 光速” 精确算出钥匙与车辆之间的距离，实现高精度定位，定位精度可达厘米级。

UWB具有多种优势，包括：

高精度定位：相比蓝牙的分米级定位，UWB 可实现厘米级定位。如在一些车型中，能精确实现 2.5 米解锁、5 米闭锁、8 米迎宾等功能，准确感知钥匙与车辆的距离，为用户提供更智能的车辆交互体验。

高安全性：UWB 基于时间测量距离的方式使其不易受中继攻击。在中继攻击中，信号传输的额外延迟会使钥匙看起来离接收器更远。此外，IEEE 802.15.4z 标准在物理层增加了加密时间戳，进一步防止第三方解码或操纵信号，保障车辆安全。

抗干扰能力强：UWB 的短脉冲信号特性使其不易受其他无线信号干扰，在车内蓝牙、Wi-Fi、手机信号等干扰源众多的复杂环境下，仍能保持稳定的定位性能。

另外，UWB还可以实现诸如活体检测等CPD功能。          

Qorvo 高级技术营销经理 Sri Sridharan 分享了他对于UWB和蓝牙信道探测前景的一些看法：

其表示，BLE信道探测背后有很多推动力。它拥有庞大的安装基础，并且是除 Wi-Fi 之外最受欢迎的短距离无线连接技术。Qorvo认为超宽带本身有很多优点，尤其是在需要以厘米级精度定位物品时。此外，作为一种定位技术，UWB 在安全性和抗干扰能力方面比蓝牙更具竞争优势。

目前来看，BLE 6.0的蓝牙信道似乎无法支持大规模设备。例如，在室内资产跟踪方面，它实际上无法像 UWB 那样扩展。人们还担心功耗，因为蓝牙 CS 使用复杂的测距程序，并且广播时间较长。使用蓝牙的全部目的就是低功耗。当你开始将其用于精细测距等用途时，它就不再是真正的低功耗了。

另一个考虑因素是BLE信道探测将如何在智能手机中得到利用。BLE确实允许使用多个天线来减轻多径效应。但是，由于天线间距要求严格，因此使用AoA 甚至具有多个天线的BLE信道探测对智能手机来说将具有挑战性，同时在程序上也相对复杂。          

事实上，BLE的信道探测可能需要数年时间才能在汽车等市场中被采用，用于数字汽车钥匙用例，因为汽车连接联盟 (CCC) 需要确信BLE信道探测的安全、快速和兼容特性。

NFC 是一种短距离高频无线通信技术，工作频率为 13.56MHz ，通信距离一般在 10 厘米以内。NFC 车钥匙利用了 NFC 的卡模拟模式，具备 NFC 功能的设备（如手机）在模拟成一张虚拟的车钥匙卡后，存储了车辆专属的加密身份认证信息。当手机靠近车辆的 NFC 感应区域时，手机与车辆之间通过 NFC 技术进行近场通信。车辆上的 NFC 读取器会发送特定的射频信号，手机接收到信号后，将存储的加密信息以调制后的射频信号形式回传。车辆接收到回传信息后，利用预设的密钥对其进行解密验证，若验证通过，车辆解锁，同时手机与车辆建立连接，实现车门解锁、启动车辆等操作。          

优势便捷性高：用户无需携带传统车钥匙，只需携带具备 NFC 功能的手机，靠近车辆即可完成解锁，无需手动操作。在双手提满物品或在黑暗环境中，使用 NFC 车钥匙更加方便，能快速解锁车辆。

安全性强：NFC 通信距离短，不易被远距离窃取信息。其数据传输采用加密技术，并且每次通信的密钥可能不同，增加了破解难度，有效保障车辆安全。此外，手机丢失时，可通过远程操作冻结或挂失 NFC 车钥匙功能，防止他人使用。

兼容性好：大多数现代智能手机都支持 NFC 功能，无需额外配置特殊设备。而且 NFC 技术在汽车领域的应用较为成熟，能与多种车辆系统兼容，便于车辆制造商集成和推广。

稳定性高：相比蓝牙等无线技术，NFC 受干扰的可能性较小。蓝牙在复杂电磁环境或信号较弱时可能出现连接不稳定的情况，而 NFC 基于近距离接触式通信，只要手机与车辆感应区域靠近，就能稳定地进行通信，解锁成功率高。    

据统计，汽车数字钥匙市场在 2022 年的价值为 21 亿美元，预计到 2031 年将达到 116 亿美元，年复合增长率为 21.0%。随着对增强车辆安全性、远程访问和无缝用户体验的需求不断增长，行业领导者正在投资重新定义车辆访问控制的尖端解决方案。          

随着无钥匙车辆进入解决方案的普及和汽车连接技术的进步，汽车数字钥匙市场有望在 2023 年至 2031 年期间实现大幅增长。

在某些应用中，UWB 和 BLE的互补性得到了凸显。例如，在仓库中，BLE CS 可以提供资产位置的粗略定位估计，而 UWB 提供精细定位估计，使它们成为混合系统中的理想合作伙伴。虽然 UWB 提供了卓越的准确性和安全性，但 BLE 在物联网设备中的普遍性和即将推出的增强功能使其成为广泛定位应用的有力竞争者。

实际上，数字钥匙解决方案也是如此。CCC(Car ConnectivityConsortium)全球车联联盟发布了汽车数字秘钥3.0版规范，明确了第三代数字钥匙是基于UWB/BLE+NFC的互联方案，UWB 作为数字钥匙的标准正式公布。

数字钥匙具体工作过程如下：

（1）80 米范围内可以先用车内蓝牙模块扫描手机进行蓝牙连接和身份认证以及蓝牙粗略测距，同时唤醒UWB功能。              

（2）10-20米范围 UWB 启动定位和测距功能。

在3-10米的范围内设置为迎宾区，可触发车辆进行迎宾功能的车灯打开或者喇叭提示方便车主找车；走到距车 6 米的距离时，车内照明自动开启。

当走到 1-3 米的范围内可以设置为解锁区，可自动解锁车门，自动调节座椅高度，后视镜折叠自动开启。

（5）当车主进入到车内，车内UWB锚点扫描到手机UWB信号时，按下启动键可以实现车辆的启动（扫描不到则无法启动）。

随着数字钥匙的爆火，也得到了多家厂商的注意，包括NXP、ST、英飞凌、Qorvo、瑞萨等都围绕数字钥匙提供了丰富的方案，另外在蓝牙信道探测上，TI、Silicon Labs、Nordic等也在积极进行拓展。

在国内厂商中，汇顶科技在汽车数字钥匙芯片领域成果颇丰。首款车规级低功耗蓝牙 SoC——GR5405，通过 AEC-Q100 Grade 2 认证，具备卓越射频性能、低功耗特性，其创新蓝牙链路监听系统方案优势显著。汇顶科技还融合安全芯片与 NFC/BLE/UWB 技术，推出先进数字车钥匙方案，加速客户产品落地。2024 年，汇顶科技与联合汽车电子有限公司达成战略合作，以 GR5405 在数字车钥匙应用的合作为开端，携手为汽车厂商提供差异化创新方案 。   

而在模组和方案中，我国国产厂商已经有了绝对的实力。根据高工智能汽车研究院监测数据显示，2023 年中国市场（不含进出口）乘用车前装标配蓝牙数字钥匙方案供应商份额中，银基科技、埃泰克、远峰科技、亿咖通、博泰等本土供应商位列前十。本土供应商在数字钥匙前装市占率已超过一半，竞争实力持续增强。