弄丟鑰匙或者把鑰匙忘在了家中，相信很多人都曾有過這樣不愉快的經歷。現在好了，智能鎖為我們帶來了一種現代、便捷且更加安全的替代方案。人們可以通過一系列訪問選項進行鎖定和解鎖，如數字鑰匙、PIN碼、生物識別甚至智能手機等。2025年，智能門鎖預計將取代并超越傳統的機械鎖和鑰匙系統，從而處于市場領先地位。

除了逐步提升的市場地位，智能門鎖在技術上也有了進一步的突破。在今年初的CES 2025展會上，就展示了內置超寬帶（UWB）技術的智能鎖，其可與多種智能家居系統集成，包括Apple Home、Amazon Alexa、Hey Google、SmartThings和IFTTT，允許通過專用移動應用程序進行遠程訪問和監控。

借助UWB技術，智能門鎖可在幾秒鐘內快速解鎖，內置的電池續航長達一年，可滿足長時間使用需求。UWB初期主要通過蘋果公司的AirTags和汽車數字鑰匙系統等應用程序進入市場，現在該技術正在向智能門鎖市場進行拓展。

智能鎖中為什么要用UWB技術？

如今的智能鎖可提供多種功能，如遠程訪問、語音控制以及與其他智能家居設備的集成。當我們將智能鎖集成到智能家居環境中，不僅提高了訪問的便利性，增強了用戶體驗，還大幅提升了整體家庭的安全性。

目前，市場上常用的智能鎖主要有以下幾種形態：

1、鍵盤智能鎖

鍵盤智能鎖使用數字鍵盤進行輸入，通常具備一次性密碼和自動鎖定機制等功能。它的出現消除了對實體鑰匙的需求，鍵盤操作極為直觀，既方便又安全，適合所有年齡層和技術水平的用戶使用。許多鍵盤鎖還支持創建臨時密碼，這一功能對有訪客需求的用戶來說是非常理想的方案。

2、藍牙連接智能鎖

支持藍牙的智能鎖可通過智能手機應用程序控制出入，在藍牙范圍內，用戶能夠遠程鎖門和開門。在基本的門鎖功能之外，藍牙智能鎖還能提供一些額外功能，如活動日志、訪客訪問管理等，與其他智能家居設備的集成也非常簡便。

3、帶Wi-Fi連接的智能鎖

具有Wi-Fi功能的智能鎖提供了與藍牙鎖相同的好處，但將控制范圍擴展到更遠的距離，用戶甚至可以在任何有互聯網連接的地方實施鎖門或開鎖等操作。一些Wi-Fi智能鎖通過與手機的定位服務集成，當靠近家門時就可以自動解鎖。

4、基于指紋識別的智能鎖

指紋智能鎖利用生物識別技術授予訪問權限，提供高度的安全性。因無需密碼或鑰匙，指紋鎖增強了使用的便利性和安全性，同時降低了與丟失鑰匙或忘記密碼相關的風險。在用戶管理上，可輕松添加和刪除授權的指紋。

智能鎖是一種機械和電子緊固裝置的組合，采用無鑰匙進入機制，PIN碼、生物特征掃描、接近傳感器或語音識別等各種身份驗證方法增強了智能鎖的安全性和定制性，Wi-Fi、NFC（近場通信）、藍牙和Zigbee等無線協議則實現了鎖和連接設備之間的無縫通信。

傳統的訪問控制系統主要使用低功耗藍牙（BLE）驅動的技術，特別容易受到信號欺騙和中繼攻擊等威脅。盡管NFC的應用可有效避免這些問題的出現，但它并不能提供類似于使用指紋或人臉識別進入建筑物的免提或無縫體驗。此外，基于BLE的解決方案通常會受到連接可靠性不一致、解鎖延遲和頻繁依賴鑰匙卡或輸入碼等手動干預的影響。

而超寬帶（UWB）由于其精確的飛行時間（ToF）測量，有效地抵消了這些攻擊，這也是該技術被引入到智能鎖市場的重要原因。

UWB技術是一種無線通信協議，在非常高的頻率下運行，使用極短的無線電脈沖在短距離內進行精確的位置跟蹤和數據傳輸。UWB信號的這一獨特物理特性是其在需要高定位精度和抗干擾性的應用中具有優勢的基礎，該技術能實現厘米級距離測量精度的能力得益于兩個關鍵因素：

除了精確的距離測量外，UWB技術還可以確定信號的來源方向，這一特征被稱為到達角（AoA），該功能主要通過使用天線陣列并分析信號如何到達各個天線元件的相位或時間差來實現。AoA功能在訪問控制方面具有革命性的意義，有了它，系統可以確定用戶是從外部（需要解鎖）還是從房間內部（鎖定或無動作）接近門，消除了當用戶在建筑物內但他們的手機被智能鎖檢測到時意外解鎖情況的發生。此外，通過結合ToF和AoA，只有當授權人員從正確的方向接近門時，門才能自動解鎖，而無需掏出手機或執行任何其他操作，實現真正的免提訪問。

對智能家居設備而言，低功耗是一個永遠無法繞開的話題。盡管UWB擁有精確的位置跟蹤和數據傳輸能力，但它的功耗卻非常低。低功耗對于延長智能鎖和用作虛擬鑰匙的移動設備（智能手機、智能手表）的電池壽命至關重要。

UWB智能鎖解決方案

通過由FiRa聯盟和汽車連接聯盟（CCC）等領先行業聯盟開發和標準化的強大通信協議和認證機制，UWB的安全性得到了進一步加強。更重要的是，UWB能夠配置極其精細的訪問區域，得益于厘米級的精度，管理員可以定義非常詳細的“地理圍欄”。例如，僅當手機距離門1米以內時解鎖，但僅限于辦公空間內部。

UWB技術開始時主要為軍用，在21世紀初首次投入商業使用。在WWDC 24上，蘋果公司宣布制造商可以選擇在其智能鎖中加入UWB芯片，從而在Apple Watch或iPhone靠近時實現自動解鎖。隨著蘋果公司在iPhone 11中推出U1芯片UWB在商用市場得到更廣泛的采用。如今，UWB已集成到智能手機、車輛和眾多物聯網設備中。

NXP Semiconductor可提供智能門鎖多種連接選項，如低功耗NFC、低功耗藍牙或UWB，也有模擬組件來完成智能鎖的設計。在圖1的方案中，UWB模塊Trimension SR150非常適合作為各種大型基礎設施的UWB支持工具，如門禁裝置、室內本地化設置和支付方案等。

圖：NXP提供的系統級UWB智能鎖解決方案，同時結合了嵌入式安全元件（eSE） 和近場通信（NFC）等技術（圖源：NXP Semiconductor）

目前，智能鎖市場高度分散，各種制造商使用專有的、通常是封閉的通信協議。這會導致兼容性問題，并限制消費者和企業的選擇。用戶經常發現自己被鎖定在單一供應商的生態系統中。

由FiRa聯盟與連接標準聯盟（CSA，前身為Zigbee聯盟）合作開發的Aliro標準在UWB標準化和大規模采用中發揮了非常重要的作用。Aliro是一種專門為智能鎖和門禁系統設計的通信協議，它充分利用UWB的能力，同時也支持其他技術，其目標是為數字密鑰創建一個統一、安全和可互操作的生態系統。

由Nordic Semiconductor和Qorvo聯合推出的一款針對Aliro和Matter的門禁系統參考應用程序已獲業界的廣泛關注。該解決方案基于Nordic的nRF54L系列超低功耗多協議片上系統（SoC）和Qorvo的QM35825超寬帶（UWB）SoC，參考應用程序使得開發人員能夠輕松快速地開始Aliro和Matter訪問控制。

方案中的QM35825是一款完全集成的超寬帶產品，符合IEEE 802.15.4-2024標準，針對消費者、企業和工業應用進行了優化，支持FiRa、Aliro和Omlox測距方案，精度為±5cm，AoA為±2°。QM35825 UWB SoC通過實現微定位精度和可靠的距離測距，滿足了Aliro的精度和安全要求。

Nordic的nRF54L系列SoC集成了超低功耗多協議2.4GHz無線電和Arm Cortex-M33 MCU，帶來了智能鎖所需的超低功耗和安全性。

圖：QM35825 UWB SoC系統方框圖（圖源：貿澤電子）

本文小結

Custom Market Insights的研究數據表明，2024年，全球智能鎖市場的價值約為29億美元，預計在2024–2033年期間將以16.16%的復合年增長率增長，到2033年將達到107.4億美元。

智能鎖技術的未來趨勢包括先進的生物識別功能、與物聯網生態系統的集成、預測性訪問控制、用于安全密鑰管理的區塊鏈技術，以及節能設計的可持續性。此外，人工智能（AI）和機器學習（ML）的集成將使智能鎖能夠從用戶行為中學習，識別異常模式，并提醒房主潛在的安全威脅。隨著技術的進步，用戶體驗將成為智能鎖制造商關注的重點，未來的智能鎖可能會具有改進的界面和更直觀的控制，更容易被所有年齡段的人使用。

隨著物聯網的興起，智能鎖正成為互聯家庭生態系統不可或缺的一部分，為房主和企業提供無鑰匙進入的便利。目前使用藍牙、Wi-Fi和NFC等技術的智能鎖存在一些實際問題，它們的局限性源于這些技術的固有特性。

例如，藍牙和Wi-Fi主要依賴于接收信號強度指示符（RSSI）進行距離估計，極易受到干擾、衰減和環境變化的影響，使得它們在計算你距離門鎖有多遠時不太準確。另外，這些門鎖還很容易受到棘手的“中繼”攻擊，別有用心之人利用這一漏洞，可以通過攔截并重新傳輸身份驗證信號欺騙門鎖打開。這些問題的出現使得當前的智能鎖看起來不是那么安全。

UWB是一種能夠克服上述挑戰的新興技術，它提供了更精確的位置感應和更高的安全性。UWB代表了訪問控制系統的一種戰略性和前瞻性選擇，它精確測量距離（ToF）和方向（AoA）的能力，以及對“中繼”攻擊的固有抵抗力，從根本上改變了安全訪問的范式。盡管目前的UWB智能門鎖的部署成本仍然較高，生態系統也不是很成熟和完善，但市場趨勢仍清楚地展現了其在智能鎖市場日益增長的主導地位。