智能座艙有多個子系統，包括中控、娛樂、語音交互、監測和數字鑰匙。數字鑰匙用數字方式生成，可以遠程控制和啟動車輛，現在很普遍。本文將詳細介紹其過去、現在、未來，并對數字鑰匙系統的設計進行總結，希望對你有所幫助。

智能座艙是一個由多個子系統組成的復雜體系，包括中控系統、娛樂系統、語音交互系統、監測系統、數字鑰匙系統等。

為了更好地學習和總結，這里我從什么是數字鑰匙，數字鑰匙的過去、現在、未來，數字鑰匙系統架構、數字鑰匙與車通信技術、數字鑰匙相關流程舉例等角度，梳理和總結我對智能座艙數字鑰匙系統的理解。

一、汽車鑰匙的過去、現在、未來

在汽車智能化的發展過程中，在用戶需求、技術、政策、行業規范等因素的驅動下，汽車鑰匙的形態也逐漸從傳統的機械鑰匙向智能化、數字化和無鑰匙化的方向發展。在這里，我將汽車鑰匙進化過程劃分為物理鑰匙、數字鑰匙、數字鑰匙+生物鑰匙三個階段。

1. 物理鑰匙：物理鑰匙是指具備獨立實體的鑰匙 ，包括機械鑰匙、遙控鑰匙、智能鑰匙、NFC卡片等，這類汽車鑰匙在使用過程中會存在，易丟失、容易被復制、不夠安全、不夠便捷等問題。如，車主出門的時忘記帶鑰匙，則無法使用車輛。在人越來越依賴智能移動設備的現在，傳統的物理汽車鑰匙無法滿足人出門“只帶一部手機”的便利追求。
2. 數字鑰匙：數字鑰匙的本質是將傳統的汽車鑰匙“數字”化，以智能手機、手環、手表等智能移動設備作為載體，利用藍牙、NFC、UWB等技術與車端進行通信，幫助用戶便捷、安全的實現車輛功能的控制。這個方向之成立的關鍵原因之一是，因為智能移動設備已經成為工作、生活中的不可或缺的媒介，如手機支付、手機開門、手機遠程監控等。
3. 數字鑰匙+生物鑰匙：隨著生物技術識別技術（如指紋識別、面部識別、虹膜識別、聲音識別等）在汽車上的應用越來越成熟和普及，汽車鑰匙可能向數字鑰匙+生物鑰匙融合的方向發展，兩者的融合可以滿足用戶擴充場景的需求，進一步提高用車的安全性和便捷性。例如：出門沒帶手機時，用指紋識別也可以解鎖使用車輛。

二、什么是數字鑰匙？

1. 數字鑰匙概念拆解

1. 鑰匙數字化：數字鑰匙從字面上去理解，是將傳統的物理鑰匙轉化數字形式。這里的數字化，本質上是通過數字密鑰憑證來管理智能設備與車輛之間的關系，從而實現通過智能設備來控制汽車。

2. 數字鑰匙載體：鑰匙數字化之后沒有實體，摸不著看不見，因此，要通過數字鑰匙實現與車輛的交互和相應的車控功能，還需要為數字鑰匙找一個合適的載體。

從目前來看手機、手表、手環等移動智能設備是適合的，這些設備自身具備很強的連接能力，可以與各種智能設備連接和融合，實現手機控制“一切”，甚至替代一些傳統實體設備和物品，使得人們的生活更加便捷和高效。

例如：智能家居：通過Wi-Fi、藍牙或ZigBee技術，手機可以連接并控制家中的智能燈泡、智能插座、空調、窗簾等設備，實現遠程操控和自動化控制?！謾C替代了遙控器；手機支付：借助NFC技術，手機可以實現近距離無線支付，用于公共交通、小額支付等場景?！謾C替代了錢包。

3. 數字鑰匙與車輛之間的連接通信：在為數字鑰匙選擇了合適的載體之后，還需要根據需求選擇合適的通信技術實現數字鑰匙載體與車輛之間的連接與通信，這些技術包括NFC、藍牙、UWB等。

小結：在經過拆解理解后，可以用一句話將汽車數字鑰匙概括為：汽車數字鑰匙是將傳統汽車鑰匙數字化，并以移動智能設備作為載體，通過NFC、藍牙、UWB 等通信技術與車輛交互，實現無鑰匙進入、啟動與其他拓展功能。

2. 數字鑰匙優點

相較于傳統物理鑰匙，數字鑰匙具有以下優點：

1. 便捷性高：使用傳統物理鑰匙，車主出門的時候必須記得帶鑰匙，要不然則無法使用車輛。有了數字鑰匙，用戶通過手機等移動智能設備，用戶可以輕松實現車輛的解鎖、啟動與其他功能。

2. 安全性高：統的物理鑰匙存在容易被復制、遺失、盜竊等問題，這些問題會對車輛的安全性造成一定的影響。相比之下，數字鑰匙在數字簽名、加密傳輸、防篡改、安全認證等技術的加持下，具備極高的安全性，保障了用戶信息和車輛的安全性。

3. 方便共享：在使用傳統物理鑰匙時，如果朋友需要借用車輛，需要車主將鑰匙交接給朋友才能實現。有了數字鑰匙，車主可以根據需要，將數字鑰匙分享給家人、朋友，方便將車輛共享給他人使用。

4. 無限聯動：傳統的鑰匙，只能用來開鎖。數字化后的汽車鑰匙，突破了空間與時間維度的限制，不僅能滿足車輛解鎖與鎖定的基礎需求，還可以作為數字身份憑證，與更多的用車場景聯動，例如：基于身份憑證的個性功能、代客泊車、汽車維修、汽車銷售、車后服務、共享用車、快遞到車等。

三、汽車數字鑰匙系統架構

數字鑰匙系統是一個交互、構造復雜的系統。在數字鑰匙與車輛交互的過程中，涉及到多設備端、多云端之間的數據交互和通信，具體包括車端、車輛服務平臺、智能設備端、智能設備服務平臺，這些設備和平臺共同構成了數字鑰匙系統，通過互聯網技術和物聯網技術實現通過數字鑰匙對車輛的控制。

1. 車輛服務平臺&車端設備

1. 車端設備：車端硬件設備主要包括車輛控制器（MCU）、通信元件、SE安全元件等，這些硬件設備是實現車輛與數字鑰匙之間的連接與通信，以及相應的車控功能的基礎。例如：車主的“數字鑰匙”與車輛通過通信元件建立連接之后，車主通過數字發出解鎖車輛的指令，則相應的控制器會執行解鎖車輛的指令。

2. 車輛服務平臺：汽車鑰匙的數字化與相應車控功能的實現，除了需要基礎硬件設施的支持，還需要軟件層面的協同。車輛服務平臺，作為連接車輛和智能設備&服務平臺之間的橋梁，在整個數字鑰匙系統中扮演著重要角色，主要負責與智能設備側、車輛端的數據交互與指令下發，其核心業務包括用戶管理、車輛管理、智能設備管理、鑰匙數字化、鑰匙生命周期管理、車控、數據安全等。

2. 智能設備端&服務平臺

1. 智能設備端：這里的智能設備端，主要是指手機、手表、手環等移動智能設備，它們作為數字鑰匙的載體，其自身需具備相應的硬件基礎，來實現“數字鑰匙”與車輛之間的連接與交互，主要包括，手機設備中的NFC芯片、藍牙芯片、UWB芯片以及相關的安全芯片等。

2. Car APP：這里的應用程序是指車廠為用戶提供的運行在智能手機、手表等設備上的移動應用程序，用戶可以通過該應用程序實現數字鑰匙的授權與管理。

3. 錢包APP：錢包APP是由移動智能設備廠商提供的應用程序。在汽車數字鑰匙應用場景中，用戶需要將數字鑰匙與錢包APP綁定，才借助智能移動設備的通信能力，使用數字鑰匙去實現相應的車控功能。

4. 智能設備服務平臺：智能設備服務平臺，是指智能設備廠商數字鑰匙業務的管理平臺，其核心業務包括用戶管理、鑰匙管理、車輛接入、設備管理、驗證、數據安全服務、通信安全服務……等。例如：OPPO的數字鑰匙服務，車主在Car APP完成綁卡后，OPPO需要將汽車信息和藍牙信息注冊到CarLink Service，以便進行相應的業務管理。

四、數字鑰匙與車的通信技術

將汽車鑰匙數字化，這件事本身并不復雜，復雜的是數字鑰匙與車輛之間的通信，想要通過數字鑰匙去實現相應的車控功能，還需要依賴NFC、藍牙、UWB等通信技術來實現數字鑰匙與車輛之間的連接與通信。

1. NFC近場通信

（1）什么是NFC

NFC應該是我們最熟悉的一種近場通信技術，因為它在我們生活中被廣泛應用，如NFC門禁、NFC支付、NFC觸碰連接、NFC公交地鐵等。

NFC是從RFID演變來的一種短距離無線通信技術，它通過兩個NFC設備的近距離接觸，射頻信號的空間感應可以在極短的距離內（幾厘米以內）實現設備之間的數據交換和通信。

NFC的本質仍然是一種射頻通信技術，只不過相對于RFID技術而言其傳輸距離更近、傳輸速率更快、通信更安全。

（2）NFC原理簡述

NFC的通信是基于兩個設備之間射頻信號時實現的。在實際應用中，根據不同場景下的通信需求和NFC的異步通信特性，NFC通信模式主要分為被動通信模式和主動通信模式，任何的NFC設備都可以為主動設備或被動設備，兩者之間基于射頻信號以ASK方式（固定位數調制）或FSK（可變位數調制）方式進行載波調制，完成兩個NFC設備之間的交互與數據傳輸。

被動通信模式：

從字面上理解，被動模式是指，在NFC通信過程中，其中一個設備作為被動設備，不會主動發起通信請求，而是被動的等待其他設備的主動通信請求。具體來講，在NFC通信中，至少需要兩個NFC設備的配合，其中NFC主動設備，在整個通信過程中會主動產生射頻信號，并選擇以106kbit/s、212kbit/s或424kbit/s其中一種傳輸速度，將數據發送到被動設備。被動設備不需要產生射頻信信號，而是利用負載調制技術進行數據的收發。例如：手機公交卡應用場景中，手機是主動設備，而公交系統的讀卡器則是被動設備，手機NFC支付、NFC門禁以及NFC汽車鑰匙等。

以手機NFC公交卡為例：在被動通信模式中，公交收費讀卡器作為被動設備，用戶手機作為主動設備。被動設備在開啟的狀態下NFC芯片處于待機狀態，不會主動產生射頻信號，而主動設備在NFC功能在開啟的狀態，它會產生射信號，并通過射頻信號將數據發送給被動設備。主動設備在靠近的被動設備的過程中，當被動設備的NFC天線感應到主動設備的信號時會自動被激活進入通信狀態，接收用戶手機發送的數據并讀取智能手機中的NFC芯片內部保存的信息，進行刷卡認證，并完成相關扣費等操作。

主動通信模式：

與被動通信模式不同，在主動通信模式中，通信的發起設備與目標設備在通信過程中，都需要主動產生自己的射頻信號來完成交互和數據傳輸，這樣即形成了對等網絡通信模式，實現快速的連接過程。這種模式下可實現對等的P2P(Peerto Peer)通信，應用于數據交換和傳輸等場景。

以兩個智能手機之間的數據分享為例，A手機需要將一個數據分析給B手機，A手機為發起設備，B手機為接收設備。在主動通信模式中，發起設備NFC功能開啟的狀態下，用戶在在設備中發起相應的數據分享操作，發起設備會主動產生射頻信號，此時目標的設備處于偵聽模式，當發起設備子靠近目標設備時，目標設備偵聽到發起設備的信號，則會進入通信狀態，并接收來自發起設備的數據，數據發送完成之后，發起設備則會停止產生射頻信號，回歸偵聽模式；目標設備在接收完數據之后，需進行相應的回應的時，需主動產生射頻信號，將相應的反饋信息通過射頻信號發送出去。

在汽車鑰匙的應用場景中，NFC數字鑰匙不僅可以作為主要的數字鑰匙方案，還可以作為一種補充方式，在手機沒電或BLE、UWB無法正常工作時，通過NFC數字鑰匙與車輛交互，實現車的解/鎖和啟動等功能。

2. 藍牙通信技術

（1）什么是藍牙

藍牙通信技術是一種專門用于短距離數據傳輸的通信技術，其基本原理是利用低功耗頻段(2.402 GHz至2.480 GHz)的無線電波，建立短距離無線連接，以實現智能設備之間的連接與通信。這種技術被廣泛應用于移動電話、耳機、音箱、車載音響、電腦等設備之間的數據傳輸。

（2）藍牙原理簡述

1. 掃描設備：當用戶在智能設備中開啟藍牙功能時，設備的藍牙模塊會自動啟動并開始工作。此時，藍牙天線會發射廣播信號并掃描周圍的藍牙設備。廣播信號包含設備的唯一標識符MAC地址、設備名稱、設備類型以及支持的功能等信息。通常情況下，藍牙信號的廣播范圍為10~20米。

2. 連接配對：在掃描到并選定需要的連接的藍牙設備之后，兩個藍牙設備之間即開始配對，配對的具體過程一般為：主設備發起配請求、從設備接收配對請求、從設備確認授權、主從設備建立配對關系。

3. 通信：在兩個藍牙設備配對成功之后，它們之間就會建立一個獨立的通信鏈路，用于實現具體的通信，通信鏈路的狀態會隨藍牙設備的狀態以及兩個設備的連接狀態變化而變化，在每個獨立通信鏈路上，主從設備之間可以通過多個邏輯通道進行數據通信，例如音頻通道、文件傳輸通道、控制通道等。

4. 藍牙的定位與測距:藍牙通信技術，除了具備通信能力外，還可以基于其信號傳播距離相對較遠的特性，通過利用藍牙發送設備發送的信號抵達接收設備時的信號強度（RSSI），可以確定兩個藍牙之間的距離、位置信息。藍牙的定位與測距特性，可以應用于很多領域，例如：智能家具、室內定位、智能座艙等。

相對于NFC，由于藍牙通信技術具備通信距離更遠、通信速度更快、定位測距等特性，因此，在汽車數字鑰匙應用場景中，可以利用藍牙技術的特性，定義更多智能、高效、個性化的應用場景。例如，當用戶攜帶數字鑰匙進入預設范圍時，車輛可以自動解鎖、調整座椅、鳴笛、閃燈等。

3. UWB:Ultra Wide Band（超帶寬技術）

（1 ）什么是UWB

UWB技術全稱Ultra Wide Band（超帶寬技術），是一種基于脈沖無線電、低功率寬帶信號的無線通信和定位的技術，該技術具有超精準、超可靠、超寬帶和低多徑效應等特點，其可以通過對比信號在兩個設備之間的傳輸時長或基于三角定位算法，實現厘米級精度的距離和位置測量，被廣泛應用于自動駕駛、智慧城市、室內定位、軍工、工業等領域。

（2）UWB原理簡述

在實際的應用中，UWB定位系統通常由UWB基站和UWB標簽兩個關鍵模塊組成和兩個關鍵步驟，其中兩個關鍵步驟包括：

1. 信號發射和響應：車輛UWB基站首先會發送一個短脈沖信號，并記錄下信號發送的時間戳，數字鑰匙接收到信號后會將其反射回去，車輛UWB接收器接收到反射信號后，同時記錄下信號到達時間戳。

2. 響應信號的接收和處理：車輛UWB接收器，將信號發射與響應數據傳遞給UWB定位系統的處理單元（處理器與定位算法），處理單元會根據這個信號的時間戳，通過距離算法[飛行時間（變量）*光速（定量）]與三角定位算法計算出標簽（數字鑰匙）相對于基站（車輛）的距離與位置。在具體計算過程中需要考慮多個基站的定位信息，多徑效應（信號不止一條路徑傳播）、時鐘同步（每個設備的時鐘差異）和數據處理等因素，以消除誤差并提高定位精度。

舉個例子：當車主接近車輛時“數字鑰匙”會向車輛發出信號，車輛的UWB接收器會接收并記錄下這個信號的時間戳，然后車輛UWB定位系統會將這個信號的下發時間戳、接收時間戳進行對比，進而計算出車主距車輛的距離和位置，如果計算出距離和位置符合符合車輛系統的預設值，則觸發相應的功能。

雖然UWB相對于藍牙而言，具有高定位精度、定位覆蓋范圍廣、安全性高等優點，但由于UWB的測距功耗很高，無法像藍牙一樣進行無間斷的廣播和連接，因此，在數字鑰匙應用場景中，UWB通信技術作為數字鑰匙系統的重要組成部分之一，通過與藍牙通信技術的結合，實現了在通過藍牙將用戶設備與車輛建立連接的基礎上，利用UWB定位系統提供精確的位置信息，以優化數字鑰匙的使用體驗。

小結：在汽車數字鑰匙中，目前主流的技術方案是，NFC、藍牙或 NFC+藍牙，在未來隨之UWB技術在C端應用的普及， NFC、藍牙、UWB 三種技術方案結合并充分利用三種技術的特點的解決方案，將成為主流。

4. 通信技術相關硬件

NFC、藍牙和UWB等通信技術是數字鑰匙與汽車之間連接的關鍵技術，為了使用這些技術，相應的設備需要搭載對應的硬件設施。例如，要使用手機NFC數字鑰匙，車輛和手機上都需要搭載NFC模塊。上圖所示內容為，三種通信技術的關鍵硬件組成部分。

智能座艙相關功能的實現需要依賴硬件的支持，有的甚至需要依賴第三方軟件技術的支持，這些技術的性能、穩定性、算力、響應速度、功耗和兼容性等指標直接影響功能實現和用戶體驗。因此，智能座艙產品經理需要了解相關硬件和軟件技術的原理和關鍵指標，以便在設計方案時更好地考慮技術限制和可行性。

以藍牙芯片與藍牙天線為例，在作硬件的選型時需要關注藍牙協議、通訊能力、工作電壓、功耗防水等關鍵指標。

五、數字鑰匙相關流程舉例

1. 鑰匙數字化流程

1. 用戶在Car APP中，根據操作引導先完成綁定車輛操作，完成后車端Tobx會根據綁定信息，主要包括：用戶信息、用戶設備信息、車輛信息等。此過程的意義在于建立用戶與車輛之間的綁定關系。

2. 用戶在完成與車輛之間的綁定之后，用戶在Car APP 中根據指引激活數字鑰匙，數字鑰匙管理平臺在接收到用戶的申請后，會根據用戶的申請信息，先進行相應的信息注冊（用戶信息、用戶設備信息、車輛信息等），然后按規則生成數字鑰匙，并分別下發給 Car APP和車端。

鑰匙數字化（數字鑰匙激活）流程涉及到Car APP、數字鑰匙管理平臺與車端之間的交互，經過上述流程，用戶可以完成用戶設備與車輛的之間的綁定，并生成數化鑰匙。

2. 手機錢包與數字鑰匙的綁定流程

用戶在使用汽車數字鑰匙，會存在與手機錢包APP綁定使用的情況，以上是根據課程資料和某手機品牌開放平臺資料梳理并繪制的流程圖，描述的是錢包APP與數字鑰匙綁定的過程，具體流程如下：

1. 用戶在錢包APP上按操作指引添加車鑰匙時，錢包APP會通過后臺直接跳轉到Car APP數字鑰匙相關頁面完成認證授權。

2. 在完成認證授權后，錢包APP后通過后臺將相關信息（包括車輛信息、藍牙信息、設備信息、鑰匙信息等信息）注冊到CarLink Service。

3. 完成信息注冊后，錢包APP會根據注冊信息，自動生成相應的數字鑰匙卡片。

3. 應用流程舉例-藍牙鑰匙解鎖流程

在某品牌手機數字鑰匙應用中，在手機藍牙是開啟的前提下，其 CarLink Service 后臺服務會輪詢掃描附近的藍牙廣播信號。當用戶攜帶“數字鑰匙”靠近車輛時， CarLink Service后臺掃描到車輛藍牙廣播后，會后臺主動喚起Car APP 并與車輛藍牙建立連接。

在“數字鑰匙”與車輛建立連接之后，Car App通過與車廠數字鑰匙服務平臺的交互完成相應信息的驗證，驗證內容包括：身份驗證、設備驗證、鑰匙驗證、權限驗證等，如驗證通過，則車廠數字鑰匙服務平臺通過Car APP將用戶的指令下發給車輛，例如讓車輛啟動或者開鎖等。

上述流程是某手機品牌開放平臺資料進行梳理繪制，描述的.是使用藍牙鑰匙解鎖車輛的過程，其中CarLink Service，指的是某手機品牌的CarLink Service。

小結：在汽車數字鑰匙的應用場景里面有很多細分場景，以上只是部分場景下對應的流程的舉例。