UWB雷達驅動數位鑰匙實現多項優勢

2023-05-19
作者 Navot Goren,CEVA UWB產品總監

UWB技術最初是針對高頻寬資料傳輸需求而推出,但它當今的主要用途已不盡相同…

超寬頻(UWB)是一套與Verizon的5G UWB行動網路技術完全不同的技術。UWB雷達是以無線電為基礎的技術,可在3.1~10.6GHz頻譜內以時域脈衝的形式傳送資料。這項技術最初是針對高頻寬資料傳輸需求而推出,但它當今的主要用途已不盡相同。

目前,UWB技術因其位置探查、定向精準度和裝置測距能力而在業界受到高度矚目。它已應用於物體追蹤的相關功能。Apple AirTag和Galaxy Smart Tag+等產品都是該技術現今常見的應用實例。其他常見的應用方式尚有Apple的AirDrop和Samsung的鄰近分享等檔案共用功能。此技術的定向精確度和精細測距能力優異,並將有機會應用於更多使用情境。有多個不同的聯盟看準UWB技術未來潛在優勢並希望能充分予以活用,在近期致力於促進此技術普及化。

FiRa Consortium和Car Connectivity Consortium

FiRa Consortium是一個非營利組織,是利於推廣UWB技術在存取控制、位置型服務和裝置對裝置服務等使用情境中的應用。FiRa這個名稱是「fine ranging」(精細測距)的縮寫,旨在彰顯UWB技術在量測與目標物體相隔之間距離時所展現的準確度。此聯盟相信UWB將會轉變整個智慧型裝置、智慧型手機和物聯網產業的連線體驗。

Car Connectivity Consortium (CCC)是一個跨產業組織,致力於針對智慧型手機與汽車連線解決方案推廣各項全球技術。CCC正在開發一套新的開放標準「數位鑰匙」,可用以將智慧型裝置轉變為遠端免持鑰匙進入車輛的工具。數位鑰匙的目標是讓車主能以高度安全的方式,利用其智慧型裝置上鎖和解鎖車輛、發動引擎,以及分享存取權限給朋友或服侍人員。CCC牽涉大量利益關係人,包括汽車OEM、一級供應商,手機製造商和應用程式開發商。

UWB技術

UWB技術提供許多優勢,也因此備受矚目。但是,這並不表示它是所有應用的不二選擇。在部分應用領域中,藍牙(Bluetooth)和NFC依舊會是首選的實作技術。

UWB優勢

UWB技術用於偵測物體位置時,能提供優異的定向與定位精確度。其運作頻段對於其他環境訊號和雜訊來源之干擾的耐受性相當高。此技術飛時測距(ToF)的特性使其能完全不受攻擊影響。它在主動模式下的能源效率,以及其高速資料傳輸能力,都極具魅力。

UWB限制

藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy,BLE)更適合用於搜尋和定位時的探查操作,因為它在這方面的能源效率比UWB來的高。另一方面,後續的快速、精確、安全定位操作則可轉為透過UWB執行,因為的準確度更高。

UWB普及的相關顧慮

UWB的成本目前遠高於其他替代技術,且在近期內將持續居高不下。因此,這項技術估計還需要一段時間,才能在大部分應用中普及化。由於這項技術如此快速、精準、節能,且資料傳輸速率極高,因此不免讓人合理擔憂,技術是否會遭濫用,被用於未經授權的人物與資產的追蹤與監控行為。隨著此技術愈趨普及,使用上相關的法規也預計會相繼推出。

目前部署UWB雷達的使用案例

安全性

長年以來,時不時會有照護者因疏忽怠慢,將嬰兒或寵物單獨遺留在車輛內,導致其死亡。根據Market Research Future (MRFR)調查,兒童遺留感測系統市場預計將以51% CAGR成長,於2030年達到30億美元規模。許多汽車製造商已經在車內電子設備中採用了UWB雷達技術,一種偵測兒童是否遺留在車內的創新方法便是利用這種已經安裝的UWB技術。

UWB雷達技術的靈敏度不只足以偵測嬰兒是否遺留在車內,還可以偵測該嬰兒的呼吸速率。如此一來,車輛系統便能及時傳送警示給照護者。關於這項技術的活用範例,請參考此處

防禦力

我們保護資產的方式隨時間不斷演進。無論是居家還是車輛,鎖定機制已經從機械鑰匙進化到鑰匙扣,而如今更已有免持鑰匙進入系統。在一項新技術廣泛部署後,當中的安全性漏洞遲早會被發現,使不肖份子得以在未經授權的狀態下存取和控制受保護資產。雖然安全性供應商持續補強解決方案,駭客通常會找到方法來破壞這些補強的系統。

數位鑰匙功能,可讓使用者將智慧型裝置作為進入汽車或居家的鑰匙使用。此作法在過去十年以來已廣為採用,並且主要以藍牙技術進行實作。但是,駭客已經能夠利用固有的漏洞,來入侵這些安全機制。Rolling-PWN攻擊和藍牙中繼攻擊都是有據可查的安全漏洞機制,用來侵入汽車系統。為了修正這些漏洞,車主必須採取額外的步驟,像是推薦用於Tesla車輛的「PIN to Drive」(密碼啟動)功能。

但是,使用者並不想要多加額外步驟,添增操作上的麻煩。他們希望技術本身能夠充分因應問題,讓使用者無需採取額外步驟,而若技術能在根本上完全屏除安全性漏洞,那更是再好不過。對此,UWB技術相會是有效良方。UWB通訊系統極度安全,無法破解,因此汽車產業接躍躍欲試,期望能將此技術應用至數位鑰匙機制。許多汽車製造商已經將UWB雷達模組整合至其各種車型中。CCC以基於UWB和藍牙低功耗連線所打造的CCC Digital Key 3.0版本規格來標準化數位金鑰。

符合Digital Key 3.0標準的UWB IP讓晶片公司和系統OEM能夠為汽車免持鑰匙進入系統快速建立和自訂新一代的高度安全數位金鑰。CEVA的UWB IP平台便是適用於行動裝置、汽車、消費者產品和物聯網應用,符合Digital Key 3.0標準的UWB IP的範例。CEVA是業界領先的無線連線及智慧感測科技授權商,致力於提供最尖端的整合式IP解決方案,打造更智慧、更安全的連線世界。

未來的使用案例

UWB技術準確度高、安全性牢不可破,且功耗低,在未來必定能帶來各式創新的使用方式與應用模式。例如,UWB雷達可用於肢體辨識,以識別後車廂下方的腿部動作並自動打開後車廂。UWB雷達還可用於智慧家庭的燈光控制和聲音導向等用途。CEVA的UWB平台IP也已準備就緒,可支援這類型的應用。

 

 

 

活動簡介

目前寬能隙(WBG)半導體的發展仍相當火熱,是由於經過近幾年市場證明,寬能隙半導體能確實提升各應用系統的能源轉換效率,尤其是應用系統走向高壓此一趨勢,更是需要寬能隙元件才能進一步提升能效,對實現節能環保,有相當大的助益。因此,各家業者也紛紛精進自身技術,並加大投資力道,提升寬能隙元件的產能,以因應市場所需。

本研討會將邀請寬能隙半導體元件關鍵供應商與供應鏈上下游廠商,一同探討寬能隙半導體最新技術與應用市場進展,以及業者佈局市場的策略。

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