【无钥匙≠无感知：UWB技术如何重新定义人车交互边界】

超宽带（UWB）技术作为典型的"军转民"创新案例，其发展历程映射了现代科技从军事机密走向普惠民生的演进路径。该技术起源于20世纪60年代的脉冲通信研究，早期因独特的宽频带特性（覆盖数Hz至数GHz）和低功率谱密度（等效于环境噪声水平），被美军用于高精度雷达探测与隐蔽通信系统。在冷战结束后，随着全球技术解禁浪潮，UWB开始向民用领域渗透：1990年代，科研机构发现其纳秒级脉冲调制特性不仅能实现厘米级定位精度，还可通过全数字化架构显著降低设备成本，这为商业化奠定了基础。

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/202504/469846.htm
2002年2月，美国联邦通信委员会（FCC）的批准成为关键转折点，其划定了3.1-10.6GHz专用频段，并将发射功率严格限制在1mW以下，既保障了与传统通信系统的兼容性，又释放了短距高速传输潜力（10米内可达500Mbps以上）。此后全球标准化进程加速推进，IEEE 802.15.4a标准定义了物理层脉冲调制方式，欧洲计算机制造商协会（ECMA）则规范了MAC层协议，而2019年成立的FiRa联盟更聚焦消费电子场景，推动UWB与5G物联网的深度融合。

如今UWB正从专业领域向大众消费市场延伸。除了以Apple为代表的手机和可穿戴设备之外，另一个UWB设备正在大展身手的领域是车钥匙。这篇文章就同大家一起看看UWB与车钥匙能碰撞出怎么样的火花。

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上文中提到，UWB精度很高，可以达到厘米级定位，那么UWB是如何做到的呢？不同于传统蓝牙的AoA，也就是到达角测距，UWB的定位核心原理主要有两个，一个是ToA，到达时间测距，还有TDoA，到达时间差定位。

ToA作为典型的圆交汇定位法，其数学模型依托三维空间中的球面交汇原理。在二维定位场景中，至少需要三个定位基站构成测量网络，每个基站通过测量电磁波从标签到基站的传播时间（ToF），乘以光速得到距离观测值。这三个观测值分别以基站为圆心绘制半径，理论上三个圆的交点即为标签坐标，就如下图所示。

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但是，这种测距方法有着诸多问题需要面对，首当其冲的便是标签与所有基站需要维持亚纳秒级时钟同步，否则1ns的时间误差将导致0.3米的测距偏差。在蜂窝通信场景中，基站需配置GPS/北斗授时模块或原子钟实现同步，但民用设备往往难以满足；其次，标签需与每个基站进行"请求-响应"式双向通信，导致系统容量受限。当并发标签数超过信道容量时（如UWB系统约支持1000个/秒），将引发通信碰撞和定位失败；最后，单次定位需完成三次握手通信，使标签功耗较单向通信方案增加300%以上，严重制约物联网设备的续航能力。

相较之下，在目前的工程实现中，多以TDoA到达时间差定位为原理来实现UWB定位。作为双曲线交汇定位法的典型实现，其核心原理在于通过信号到达多基站的时间差构建双曲线方程组求解目标位置。在二维定位场景中，系统需部署至少四个定位基站构成定位网络，通过测量标签发射的UWB信号到达每对基站的时间差（ΔT），将其转换为距离差（ΔD = c·ΔT，c为光速）后，每两组基站可生成一条双曲线，四条双曲线的唯一交点即为标签坐标（如下图所示）。

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相较于ToA来说，标签仅需单次广播UWB脉冲信号（脉宽约2ns），无需与基站进行双向握手通信，使得标签功耗降低80%以上；而单次广播机制避免了信道竞争，配合TDMA时隙分配策略，单基站每秒可处理5000个以上标签的定位请求，系统容量较TOA提升10倍。
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