樂山理解UWB通訊的高安全性和高抗干擾

UWB技術(shù)始于20世紀60年代興起的脈沖通信技術(shù)。UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進行通信，故又稱為基帶通信技術(shù)、無線載波通信技術(shù)，主要用于軍用雷達、定位和低截獲率/低偵測率的通信系統(tǒng)中。

超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。

UWB技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高（達1Gbit/s）、抗多徑干擾能力強、功耗低、成本低、穿透能力強、截獲率低。

o    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單：UWB系統(tǒng)中的發(fā)射器直接用脈沖小型激勵天線，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器。UWB系統(tǒng)允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。同時在接收端，UWB系統(tǒng)的接收機也有別于傳統(tǒng)的接收機，它不需要中頻處理，因此，UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單。

o    高速的數(shù)據(jù)傳輸：民用一般要求UWB信號的傳輸范圍為10m以內(nèi)，根據(jù)經(jīng)過修改的信道容量公式，數(shù)據(jù)傳輸速率可達500Mbit/s，UWB技術(shù)以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸。在軍事應(yīng)用中，UWB技術(shù)可以利用巨大的擴頻增益來實現(xiàn)遠距離、低截獲率、低檢測率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸。

o    安全性高：UWB技術(shù)具有天然的安全性能，由于UWB信號一般把信號能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)，對于一般通信系統(tǒng)來說，UWB信號相當于白噪聲信號，從電子噪聲中將脈沖信號檢測出來是一件非常困難的事。采用編碼對脈沖參數(shù)進行偽隨機化后，脈沖的檢測將更加困難。

o    多徑分辨能力強：由于超寬帶無線電發(fā)射的是持續(xù)時間極短且占空比極小的單周期脈沖，多徑信號在時間上是可分離的。由于脈沖多徑信號在時間上不重疊，很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號的能量。

o    高定位精度：采用UWB技術(shù)，很容易將定位與通信合一，而常規(guī)無線電難以做到這一點。UWB技術(shù)具有極強的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進行精 確定位

UWB 提供更高的安全性

§  依賴信號強度推算距離具備欺騙性

多數(shù)測距技術(shù)主要依靠信號強度來確定距離和位置，他們測量設(shè)備的信號強度并假設(shè)信號強意味著設(shè)備就在附近，但是一些攻擊者已經(jīng)找到了一種方法來欺騙這些系統(tǒng)，使用所謂的中繼站攻擊。

在這種類型的攻擊中，用于解鎖門的合法無線信號被攔截和放大，即使鑰匙不在附近，也會導(dǎo)致門打開，這些方法中缺少的是對實際物理距離的精 確計算，而這正是 UWB 為應(yīng)用程序帶來的。

§  依賴TOF測距才能保證測距和防止欺騙性

使用 UWB，在中繼攻擊期間任何攔截和放大信號的嘗試都只會延遲響應(yīng)設(shè)備的確認信號的到達，從而使基于 UWB 的鎖定清楚地表明響應(yīng)設(shè)備實際上更遠，而不是更近。

攻擊者成功攔截和增強的任何 UWB 信號都不會誘使配備 UWB 的鎖打開，此外，IEEE 802.15.4z 的擴展為傳統(tǒng) UWB 無線電的所有已知攻擊增加了 PHY 級保護。

UWB 最重要的新增功能之一被定義為新的 802.15.4z 規(guī)范的一部分，是用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的物理層 (PHY) 的額外部分，新功能增加了密碼學(xué)、隨機數(shù)生成和其他技術(shù)，使外部攻擊者更難訪問或操縱 UWB 通信。

UWB 獨特的信號特性組合——易于識別、抗噪聲和反射、與其他信號分離——使其成為測量距離和解決各種用例的絕佳選擇。

UWB增強互聯(lián)車輛定位、安全性

UWB 技術(shù)是一個比雷達或攝像頭簡單得多的系統(tǒng)，所需的代碼行數(shù)和處理資源要少得多。憑借低成本的實施、厘米精度和低延遲，UWB 提供了高性價比，使制造商能夠?qū)嵤└鼜姶蟮?/span> CAV 傳感器套件。

標準化 V2X 連接（包括車對車 (V2V)、車對基礎(chǔ)設(shè)施 (V2I) 和車對行人 (V2P) 協(xié)議）為聯(lián)網(wǎng)車輛提供基礎(chǔ)。

UWB可以增強高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和聯(lián)網(wǎng)自動駕駛汽車 (CAV) 傳感器套件，可以避免致命的碰撞并確保車聯(lián)網(wǎng) (V2X) 連接的可信部署。

UWB 是一種低成本的射頻技術(shù)，可用于精 確測量兩點之間的距離。這導(dǎo)致了完美的結(jié)合：UWB + V2X。

實現(xiàn) UWB 安全測距所需的處理能力相對較小：要在不使用 UWB 的情況下提供有關(guān)兩輛車的相對距離和方向的相同信息，需要雷達和攝像頭。相機需要查看場景、分析圖像、提取關(guān)鍵特征并確定方向。雷達將測量車輛之間的距離，其精度取決于雷達的分辨率和短距離性能。然后將使用傳感器融合來合并相機和雷達數(shù)據(jù)，這可能需要原始源數(shù)據(jù)和廣泛的 3D 圖像處理算法庫來組合然后提取信息。這種系統(tǒng)的最 大幀速率可能比 UWB 幀速率慢 3 倍以上。基于 UWB 的系統(tǒng)的簡單性還降低了代碼問題導(dǎo)致事故的可能性。

802.15.4z 規(guī)范提供了多對多 UWB 架構(gòu)，為安全的多點測距區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (RAN) 提供了基礎(chǔ)。V2V定義了車輛組團的能力，是選擇車輛參與UWB多對多RAN的基礎(chǔ)。一旦形成一個組，就需要規(guī)范說明使用 V2V 鏈路的系統(tǒng)如何識別、選擇、初始化和操作安全的 UWB RAN。

基于UWB技術(shù)的鮮明特點的場景應(yīng)用，而非簡單的三角坐標定位，才是UWB真正的市場出路