基于NXP NCJ29D5 可 UWB 厘米级定位的汽车数字钥匙方案

传统的汽车钥匙基于 PKE/RKE 的技术，同时会存在中继攻击的隐患，手机蓝牙定位精度也还没做得够好，本文将介绍基于 NXP UWB 技术的汽车数字钥匙方案，具备更高的定位精度，支持手机操作无钥匙进入、一键启动，让手机解锁成为可能。

NXP NCJ29D5 是新一代超宽带(UWB) IC 系列的第一款产品，专用于满足全球汽车业的连接和功能安全需求。UWB IC 使汽车能够知道用户的确切位置，定位误差精确到厘米级别。基于智能手机的汽车接入首次提供与一流的遥控钥匙相同的便利性。用户将手机放在口袋或包中便能够打开和启动汽车，并通过智能手机享受安全的远程泊车服务。此外，新的 UWB IC 可最大限度地防止通过中继攻击盗车风险。

UWB 芯片 NCJ29D5 具有以下特点：

● 符合 IEEE 802.15.4 HRP UWB PHY 标准
● 支持中心频率从 6.5 GHz 到 8.0 GHz（AES-128 和 AES-256）
● 低功耗，Hard Power Down State 可达 nA 级别
● 内置可配置限流器，针对纽扣电池供电的应用
● 支持窄带干扰消除（NBIC），具有出色的同频干扰抑制能力

● ARM Cortex-M33 32 位处理器 55.2 MHz
● ARM AHB-Lite 总线矩阵和双主控 NS-DMA，可实现快速数据传输
● 集成温度传感器，用于晶体温度漂移补偿
● 支持高精度外部温度传感器，可实现精确的晶体温度漂移补偿

世平集团 UWB 汽车方案介绍

该方案主要分为 5 部分：钥匙端、车身锚点、车内锚点、基站蓝牙和 BCM，每个部分的组成如下：

● 钥匙端：BLE KW38 + UWB NCJ29D5
● 4 x 车身锚点：4 x （MCU S32K144 + UWB NCJ29D5）
● 车内锚点：1 x（MCU S32K144 + UWB NCJ29D5）
● 基站蓝牙：KW38
● BCM：S32K144

UWB 方案工作原理：

● BCM 作为总体调度 ECU
● 运动传感器唤醒 BLE 广播
● BLE 做前期连接配置 UWB，以及低功耗管理
● Keyfob 端的 UWB 与各个 UWB 锚点开始测距
● BCM 根据各个锚点的测量结果计算定位结果
● BCM 计算 Keyfob 的位置后做出对应动作

图 1  UWB 方案工作原理示意图

UWB 方案测试布置

Keyfob 可以是手机 or 车钥匙，包括 BLE 和 UWB 功能，车身基站端共 5 个锚点，车内定位锚点 A1 位于中控台附近，车外定位锚点 A2~A5 位于车辆四个边角，而基站 BLE 位于中控台，BCM 通过 CAN 跟基站 BLE 以及 UWB 锚点通讯。

图 2  UWB 方案测试布置示意图

最后再配合上位机软件可直观看到钥匙精准定位，GUI 标志了迎宾区、解锁区、车内启动区，还可以显示钥匙位于车身外位置（前后左右）。

图 3  UWB 方案上位机软件效果图

场景应用图

展示版照片

方案方块图

核心技术优势

● UWB 是无载波信号，利用纳秒级的窄脉冲传输数据，带宽达到 500MHz
● 定位精确，可实现厘米级定位
● 系统复杂度低，发射信号功率谱密度低
● 频率范围：3.1GHz~10.6GHz，可与 Wi-Fi/Bluetooth 等信号共存
● 对信道衰落不敏感，多径分辨能力强

方案规格

● 符合 IEEE 802.15.4Z HRP UWB PHY 标准
● 支持中心频率从 6.5 GHz 到 8.0 GHz（AES-128 和 AES-256）
● 车身多锚点定位方案（BLE+UWB）
● 可防中继攻击，对定位数据加密