特斯拉升级无钥匙进入系统,采用超宽带技术估算车辆停放位置

往事风中埋 2021-02-05 13:33:23

盖世汽车讯据外媒报道,特斯拉正在改进其于2017年首次推出了的无钥匙进入系统,此种超宽带技术(UWB)可以让用户定位车辆,防止车辆被盗,让车主无需携带钥匙,就能用手机轻松定位车辆、打开车门。


UWB技术与蓝牙或Wi-Fi技术类似,采用无线电波在设备之间进行交流。据特斯拉向美国联邦通信委员会(FCC)所提交的文件显示,该技术可以让用户知道车辆停在多远的地方。文件中写道:“UWB测距设备的主要目的是用于估计距离,成为发送端与接收端之间真实距离的上限。”


特斯拉升级无钥匙进入系统,采用超宽带技术估算车辆停放位置


特斯拉Logo(图片来源:特斯拉)


此外,UWB技术还具有追踪功能,可防止车辆被盗。因为特斯拉的无钥匙进入系统可以通过迷惑信号让车辆更易被盗。UWB的工作频率也更高、更准确,而且与蓝牙或Wi-Fi相比,所需的能量更少。


据外媒报道,去年9月,特斯拉向美国联邦通信委员会提交的文件中包括6款新产品,其中至少两款产品都直接包含UWB技术。特斯拉的发言人没有立即对该文件做出回应,目前此类文件也已经被撤下。


2017年,特斯拉首次放弃了汽车密钥以及Model 3车型特斯拉应用程序上的旧式密钥,该应用程序可以让车主将手机作为汽车钥匙。


其他汽车公司也纷纷效仿,采用蓝牙技术实现无钥匙进入系统。有些林肯车型也采用无钥匙进入系统,用户只需带着手机就可拉开门把手。其他几家公司也考虑采用UWB技术,今年1月,宝马宣布计划将数字密钥升级为一种更安全的、依赖UWB技术的版本。


看似普通的无钥匙进入技术,其实也在「偷偷」进化


关于汽车无钥匙进入技术,我们曾经进行过一些讲解,归类下来就这么几类:钥匙卡(NFC近场通讯技术)、遥控钥匙(蓝牙+RF无线射频技术)、手机蓝牙钥匙(蓝牙)、手机NFC钥匙(NFC)、云钥匙(通过手机应用程序与车子建立远程通信控制车子状态)。


这里面常用到的技术无非这么几种:NFC(也算是RFID的一种)、RFID、蓝牙、WiFi等等。


常规的无钥匙解锁的过程中,大概是这样的:钥匙会给车子发送一个信号,然后车子会和实体钥匙or手机钥匙发过来的信号进行确认,然后解锁车辆。


但是需要注意的是,大多数无钥匙进入系统只是通过信号强度来确定车辆驾驶员是否在范围内。也就是说,只要把这个沟通过程的信号放大,使得车子和钥匙「以为」车主就在附近,即可完成解锁操作。


这就产生了一种攻击方式:中继站攻击。比如说,我在家睡觉,钥匙就在旁边,靠近车辆的小偷会拉门把手假装开车门,然后通过手中的中继站收集来自车辆的请求解锁信号,这个信息会发送到靠近我身边钥匙的另外一个人的中继站里,而后发射到钥匙里,钥匙在收到信号后会返回一个有效信号,通过两个中继站回传到车内。中继站的作用就是放大了车子和钥匙沟通的信号强度,使得车子和钥匙「以为」车主就在车旁边,然后完成解锁动作,小偷就这样把车偷走了。


特斯拉升级无钥匙进入系统,采用超宽带技术估算车辆停放位置


不要惊讶,这样的事情经常在欧美地区发生。此前,一台特斯拉就是被窃贼使用这种方式偷走的。之后,为了应对这种风险,特斯拉又通过OTA推送了一个Pin To Drive功能,该功能会提醒用户创建私人PIN码,为车子再上一层锁,在解锁车门之后,只有输入正确的PIN码才能启动车辆。


当然,给车钥匙戴一个隔离套,屏蔽汽车钥匙、电子设备等发射的低频信号也是一个不错的方式。


但是,这些方法终归治标不治本,唯有从根源上出发才能真正解决这些问题。


于是,「超宽带进入系统」出现了。


特斯拉升级无钥匙进入系统,采用超宽带技术估算车辆停放位置


基于UWB的无钥匙进入系统


在聊这个技术之前,我们首先要了解什么是UWB(Ultra Wide Band,超宽带)。


根据百度百科的定义,UWB是一种无线载波通信技术,利用纳秒至微纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,主要用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。如果一个无线电系统拥有超过中心频率20%的相对带宽,或拥有500MHz以上的绝对带宽,则称之为UWB无线电系统。


UWB利用频谱极宽的超宽基带脉冲进行通信,可以通过非常窄的脉冲进行传播,具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、截获率低、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。记住这些个优点,我们后面会用到。


还是我们刚刚说到的中继站攻击。如果把UWB技术融入到无钥匙进入系统,那么结果会很不一样。


UWB使用飞行时间(ToF,使用信号从源物体到目标物体再返回并再次确定两个物体之间的距离所需的时间进行精确测量。)计算,可以精确地知道从发射器到接收器之间的飞行距离,可以给到一个高精度定位。


特斯拉升级无钥匙进入系统,采用超宽带技术估算车辆停放位置


通过这种高精度的定位,系统会通过钥匙到车子的信号传递时间来计算用户与车子的距离,如果窃贼想要通过中继站增强信号来获得开门权限,当系统探测到用户到车子的距离超出钥匙控车的最远距离,即会判定这是一次攻击,不会开启车门。


可以有效避免中继站攻击,对于追求安全的车厂们来说,很有吸引力,而且,当手机上拥有UWB、蓝牙和NFC三个功能时,可以为用户提供更安全且精准的无钥匙进入体验:使用蓝牙唤醒UWB,加密传输数据功能,UWB则用于精准定位,而NFC则是用于手机没电情况下的备用进入手段。


设想一个场景,当车和手机都搭载UWB,用户走进车辆的迎宾区,车子的迎宾灯自动亮起;当人走进车大概1.5米到2米,车子自动解锁;当人进入车内,系统自动启动车辆。


特斯拉升级无钥匙进入系统,采用超宽带技术估算车辆停放位置


这就是一个完整且顺滑的无钥匙进入体验,而这个场景的实现就是基于UWB的精准定位上。


UWB智能进入系统为何没有规模普及?


虽然UWB具有低功耗、高安全性的特性,甚得车厂的芳心,但是,为什么还是无法规模普及?


首先,当然是成本。作为一项比较新的技术,在量还没有起来的情况下,在价格上没有太大优势。此外,在车厂看来,找不到理由和动力去升级到UWB。


虽然目前蓝牙做定位不够精确,可以粗糙到有一米这么大的误差,但是主机厂认为从用户的感受来讲,体验还ok,而且经过近些年的发展,蓝牙已经成为电子产品的标配,同时通信标准统一,拥有庞大的生态,价格美丽,主机厂没有理由和动力再加额外的成本升级UWB。更何况,智能化标杆特斯拉都还在用基于蓝牙的解决方案。


此外,超宽带系统缺少统一标准,各厂商使用各自的方案,各自为营,各自为战,导致系统之间无法互联互通。这在一定程度上影响该技术的普及。且从车机端到手机端到云后台,整个链条上参与者众多,一家车厂很难做到安全全覆盖,需要行业的协同合作。


这些,都是UWB智能进入系统暂时未能普及的原因。


方兴未艾


从目前来看,基于UWB的无钥匙进入技术仍处于一个很初期的阶段,各方面没有准备完善,但是主机厂有防御中继站攻击的需求,有需求就会有市场。今年6月,大陆集团宣布拿下了来自欧洲和亚洲的三大全球车企的无钥匙进入系统的订单,宝马肯定是其中之一。不过在回答媒体问答时,大陆透露,除了宝马,跟另外四家车企也有相应的合作。


从目前来看,不单是主机厂们逐渐开始选择UWB,与此同时,基础建设包括消费电子市场上UWB的应用也逐渐增加,在两方需求的共同推动下,UWB将来成长空间非常巨大。


但是不可忽视的是,蓝牙也在进行精确定位和防中继站攻击的开发,二者势必会存在很大的竞争。比如说理想ONE的无钥匙进入解决方案,采用低功耗蓝牙加上车内设置的五根定位天线、一根通讯天线实现从20米外至车内的实时位置通讯(普通蓝牙钥匙都是单蓝牙进行定位,无法实现用户无感进入),车子从20米左右的距离定位到用户手机位置,随着用户靠近时车辆自动开启迎宾功能,拉车门时解锁。上车后只需要深踩一脚刹车挂挡就可以正常行驶,全程无需掏出手机。

来源:盖世汽车GeekCar极客汽车

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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