2024汽车玻璃集成UWB数字钥匙发展研究白皮书

2023年12月 中国智能网联汽车产业创新联盟 主要起草单位： 中国汽车工程学会、中国智能网联汽车产业创新联盟、福耀玻璃工业集团股份有限公司、国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司、华人运通控股有限公司、远峰科技股份有限公司、清研智行(北京)科技有限公司、北京全迹科技有限公司、宁波均联智行科技股份有限公司、科世达（上海）管理有限公司、芯安微众(上海)微电子技术有限公司、北京经纬恒润科技股份有限公司、国汽智端（成都）科技有限公司、长沙驰芯半导体科技有限公司、上海驭快科技有限公司、深圳市信驰达科技有限公司 主要起草人： 陈桂华、薛宇、杨志成、李昆、陈玉莹、许超武、潘成伟、王腾、唐理洋、熊志龙、文庆、李彦霖、都延星、郑洪江、吴晓磊、赵刚、杨正兰、王朝刚、施凌铭、杨洪、杨立冬 目录 第一章汽车数字钥匙概况.................................................................................................4 1.1汽车数字钥匙国内外研究现状..............................................................................41.2汽车数字钥匙软件系统架构介绍..........................................................................51.3汽车数字钥匙硬件系统架构介绍..........................................................................6 第二章汽车数字钥匙政策标准与认证情况.....................................................................9 2.1汽车数字钥匙标准法规及政策..............................................................................92.2汽车数字钥匙国内外行业认证情况....................................................................11 第三章UWB超宽带定位技术.........................................................................................15 3.1UWB超宽带信号及特点.....................................................................................153.2UWB定位技术发展.............................................................................................16 第四章汽车数字钥匙UWB应用场景分析....................................................................18 4.1汽车数字钥匙UWB核心应用场景....................................................................194.2汽车数字钥匙UWB扩展应用场景....................................................................20 第五章汽车玻璃集成UWB的必要性和充分性............................................................23 5.1汽车数字钥匙UWB模组布局常见方案............................................................235.2汽车玻璃集成UWB的必要性分析....................................................................245.3汽车玻璃集成UWB的充分性分析....................................................................25 第六章汽车玻璃集成UWB的产业生态研究................................................................27 6.1汽车玻璃集成UWB产业链分析........................................................................276.2产业链上游：芯片环节........................................................................................286.3产业链中游：解决方案........................................................................................306.4产业链下游：汽车厂商........................................................................................32 第七章福耀集团关于汽车玻璃集成UWB的最佳实践................................................35 7.1UWB数字钥匙模块布局方案.............................................................................357.2汽车玻璃集成UWB系统测试数据分析............................................................36 第八章总结与展望...........................................................................................................40 8.1汽车玻璃集成UWB的共性挑战........................................................................408.2汽车玻璃集成UWB的发展趋势........................................................................408.3汽车玻璃集成UWB的发展建议........................................................................41 参考文献.............................................................................................................................42 第一章汽车数字钥匙概况 1.1汽车数字钥匙国内外研究现状 随着汽车技术的发展，智能化的电子模块和其他复杂功能也在汽车领域得到了广泛应用。汽车电子技术的发展也带来了汽车钥匙的革新，汽车钥匙经历了机械式钥匙、芯片钥匙、遥控钥匙、智能钥匙等发展阶段，每个发展阶段都是在朝着用户使用便捷与智能方向发展（如图1-1所示）。其中，基于汽车电子的遥控钥匙、智能进入和智能启动系统、数字钥匙等使得车辆的使用越来越便捷，越来越智能。 当前，汽车数字钥匙的研究与应用在国内外都得到了广泛关注和发展。据统计，2021年中国乘用车数字钥匙装配量超过200万，同比增长243%，装配率10.9%，比上年增加7.5个百分点。受芯片供应影响，2021年汽车数字钥匙装配量比预期要少，未来随着芯片供应趋稳，数字钥匙装配量也会快速上涨。预计到2025年汽车数字钥匙装配量达到784万，平均增长38%；装配率达到30%，平均每年保持5个百分点的增长。 2022年，宝马在其旗舰车型iX之上，展示了基于苹果UWB技术的全新超宽带（UWB）数字钥匙。同年，蔚来在2022年交付的ET7和ET5装备UWB数字钥匙，以实现厘米级高精定位。此外，三星也正在与宝马、奥迪、现代、福特等多家车企进行基于UWB技术的合作。 与传统汽车钥匙不同，数字钥匙是指通过手机或智能穿戴设备，将开锁从“手动”变为“遥控”。由此，汽车数字钥匙可以简单定义为通过精确的蓝牙定位、NFC、UWB等近场通讯技术将手机、智能手表、智能手环等可穿戴设备转化为汽车钥匙，从而实现无钥匙进入和启动车辆、钥匙分享等舒适便捷的用车体验[1]。 1.2汽车数字钥匙软件系统架构介绍 在汽车数字钥匙软件系统架构之中，手机、服务平台、车辆构成了一个紧密的系统如图1-2所示。手机端对服务器发送的数字钥匙进行存储，并通过签名和证书的方式对信息进行加解密并验证接收到的消息。服务端接收手机端的信息后进行验证、存储，生成数字证书、数字钥匙、为车主提供服务等。车主通过注册、登录，在服务器对用户的身份与数字钥匙进行认证后，为用户提供与车辆相关的功能。 1.2.1智能移动设备端数字钥匙 数字钥匙通常以用户随身智能设备为载体，目前主流的主要分为智能手机设备和可穿戴设备。在两大类别下会细分出不同的用户视觉可感知的形态。手机，常规的如APP、小程序、手机快捷操作按键等；可穿戴设备，如智能手表、手环等。 钥匙被数字化之后所存在的形态即为数字状态下可被车端读卡器所识别的数据，数据里至少应包括使用者的身份以及具备的操作权限等。智能移动设备数字钥匙是面向C端用户的车联网服务应用，其通过集成数字钥匙SDK组建实现向用户提供数字钥匙服务功能。数字钥匙SDK组建内包含了短距离通信控制模块、数字钥匙业务服务模块、辅助测距定位模块、手机车钥匙框架对接模块以及安全中间件模块等。 1.2.2智能设备端数字钥匙服务平台 智能设备端数字钥匙服务平台，是指智能设备厂商数字钥匙业务的管理平台，其核心业务包括用户管理、钥匙管理、车辆接入、设备管理、验证、数据安全服务、通信安全服务等。当用户注册数字钥匙时，需要在数字钥匙服务平台申请，通过后传送到手机应用，并安全存储，当每次使用时，使用近场通信即可开启完成相关操作。 1.2.3车端数字钥匙设备 车端硬件设备主要包括车辆控制器（MCU）、通信元件、SE安全元件等，这些硬件设备是实现车辆与数字钥匙之间的连接与通信，以及相应的车控功能的基础。例如：车主的“数字钥匙”与车辆通过通信元件建立连接之后，车主通过数字发出解锁车辆的指令，则相应的控制器会执行解锁车辆的指令。 1.2.4车端数字钥匙服务平台 汽车钥匙的数字化与相应车控功能的实现，除了需要基础硬件设施的支持，还需要软件层面的协同。车辆服务平台，作为连接车辆和智能设备&服务平台之间的桥梁，在整个数字钥匙系统中扮演着重要角色，主要负责与智能设备侧、车辆端的数据交互与指令下发，其核心业务包括用户管理、车辆管理、智能设备管理、钥匙数字化、钥匙生命周期管理、车控、数据安全等。 1.3汽车数字钥匙硬件系统架构介绍 汽车数字钥匙联盟规定了数字钥匙主要分为UWB、BLE以及NFC三个部分，UWB主要负责车身附近10米左右的定位以及车内定位、BLE主要负责连接车