基于NXP NCJ29D5 可 UWB 厘米級定位的汽車(chē)數字鑰匙方案

傳統的汽車(chē)鑰匙基于 PKE/RKE 的技術(shù)，同時(shí)會(huì )存在中繼攻擊的隱患，手機藍牙定位精度也還沒(méi)做得夠好，本文將介紹基于 NXP UWB 技術(shù)的汽車(chē)數字鑰匙方案，具備更高的定位精度，支持手機操作無(wú)鑰匙進(jìn)入、一鍵啟動(dòng)，讓手機解鎖成為可能。

NXP NCJ29D5 是新一代超寬帶(UWB) IC 系列的第一款產(chǎn)品，專(zhuān)用于滿(mǎn)足全球汽車(chē)業(yè)的連接和功能安全需求。UWB IC 使汽車(chē)能夠知道用戶(hù)的確切位置，定位誤差精確到厘米級別?；谥悄苁謾C的汽車(chē)接入首次提供與一流的遙控鑰匙相同的便利性。用戶(hù)將手機放在口袋或包中便能夠打開(kāi)和啟動(dòng)汽車(chē)，并通過(guò)智能手機享受安全的遠程泊車(chē)服務(wù)。此外，新的 UWB IC 可最大限度地防止通過(guò)中繼攻擊盜車(chē)風(fēng)險。

UWB 芯片 NCJ29D5 具有以下特點(diǎn)：

● 符合 IEEE 802.15.4 HRP UWB PHY 標準

● 支持中心頻率從 6.5 GHz 到 8.0 GHz（AES-128 和 AES-256）

● 低功耗，Hard Power Down State 可達 nA 級別

● 內置可配置限流器，針對紐扣電池供電的應用

● 支持窄帶干擾消除（NBIC），具有出色的同頻干擾抑制能力

● ARM Cortex-M33 32 位處理器 55.2 MHz

● ARM AHB-Lite 總線(xiàn)矩陣和雙主控 NS-DMA，可實(shí)現快速數據傳輸

● 集成溫度傳感器，用于晶體溫度漂移補償

● 支持高精度外部溫度傳感器，可實(shí)現精確的晶體溫度漂移補償

世平集團 UWB 汽車(chē)方案介紹

該方案主要分為 5 部分：鑰匙端、車(chē)身錨點(diǎn)、車(chē)內錨點(diǎn)、基站藍牙和 BCM，每個(gè)部分的組成如下：

● 鑰匙端：BLE KW38 + UWB NCJ29D5

● 4 x 車(chē)身錨點(diǎn)：4 x （MCU S32K144 + UWB NCJ29D5）

● 車(chē)內錨點(diǎn)：1 x（MCU S32K144 + UWB NCJ29D5）

● 基站藍牙：KW38

● BCM：S32K144

UWB 方案工作原理：

● BCM 作為總體調度 ECU

● 運動(dòng)傳感器喚醒 BLE 廣播

● BLE 做前期連接配置 UWB，以及低功耗管理

● Keyfob 端的 UWB 與各個(gè) UWB 錨點(diǎn)開(kāi)始測距

● BCM 根據各個(gè)錨點(diǎn)的測量結果計算定位結果

● BCM 計算 Keyfob 的位置后做出對應動(dòng)作

圖 1  UWB 方案工作原理示意圖

UWB 方案測試布置

Keyfob 可以是手機 or 車(chē)鑰匙，包括 BLE 和 UWB 功能，車(chē)身基站端共 5 個(gè)錨點(diǎn)，車(chē)內定位錨點(diǎn) A1 位于中控臺附近，車(chē)外定位錨點(diǎn) A2~A5 位于車(chē)輛四個(gè)邊角，而基站 BLE 位于中控臺，BCM 通過(guò) CAN 跟基站 BLE 以及 UWB 錨點(diǎn)通訊。

圖 2  UWB 方案測試布置示意圖

最后再配合上位機軟件可直觀(guān)看到鑰匙精準定位，GUI 標志了迎賓區、解鎖區、車(chē)內啟動(dòng)區，還可以顯示鑰匙位于車(chē)身外位置（前后左右）。

圖 3  UWB 方案上位機軟件效果圖

場(chǎng)景應用圖

展示版照片

方案方塊圖

核心技術(shù)優(yōu)勢

● UWB 是無(wú)載波信號，利用納秒級的窄脈沖傳輸數據，帶寬達到 500MHz

● 定位精確，可實(shí)現厘米級定位

● 系統復雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低

● 頻率范圍：3.1GHz~10.6GHz，可與 Wi-Fi/Bluetooth 等信號共存

● 對信道衰落不敏感，多徑分辨能力強

方案規格

● 符合 IEEE 802.15.4Z HRP UWB PHY 標準

● 支持中心頻率從 6.5 GHz 到 8.0 GHz（AES-128 和 AES-256）

● 車(chē)身多錨點(diǎn)定位方案（BLE+UWB）

● 可防中繼攻擊，對定位數據加密