汽车数字钥匙设计05：UWB测距之蓝牙时间同步

如之前文章描述，进行UWB测距时，手机（Initiator）与车端各锚点（Responders）需交互Pre-Poll、Poll、Response0-N、Final、Final-Data等信息。

 

那什么时候开始交互呢？手机发送了，车端锚点一定能接收到吗？手机与车端锚点是怎么同步的呢？

CCC规范中有专门的章节19.4进行了详细的描述，下面简单介绍总结下。

1、是否可以不同步？

在比较简单的UWB测距应用场景上，理论上是可以不进行时间同步的，但是这会加大车端锚点的功耗。

如果没有时间同步，则车端的锚点，需要一直打开UWB接收，否则手机端发出Pre-Poll等命令时，则车端各锚点无法收到，故无法完成测距。假设车端各锚点一直打开UWB接收，则车端的功耗会加大。

CCC中写明手机端的时间同步是强制要求的。车端各锚点考虑到时延与节能，也是强烈建议要进行时间同步。

2、怎么同步？

根据对CCC规范的解读，我觉得可以总结为如下三种同步方式：

1. 方式一：Out of band同步，手机通过BLE与车端主锚点进行同步；
2. 方式二：In band同步，手机通过UWB数据包与车端所有锚点进行同步；
3. 方式三：vehicle internal同步，主锚点通过车端总线（如CAN、LIN）与从锚点进行同步；

方式一Out of band同步主要在测距启动前，采用BLE进行手机与主锚点的粗略同步；

方式二In band同步主要在测距过程中，由UWB芯片自动进行精确同步；

方式三vehicle internal同步主要在测距启动前，进行车端内部各锚点的同步；

三种方式各有其用途，在UWB测距过程中需结合使用，本文主要描述方式一Out of band同步。即采用BLE进行UWB测距的时间同步。

图1 UWB测距的时间同步

3、BLE时间同步

CCC规范中描述了两种BLE同步procedure。

Procedure 0：在蓝牙连接时，进行时间同步；

Procedure 1：由车端主锚点触发进行时间同步；

在实际UWB测距使用过程中，两种同步流程可以单独使用，也可以结合一起使用。

3.1、Procedure 0

Procedure 0这个流程是在蓝牙连接建立时，手机和车端主锚点各自捕捉自己蓝牙连接中Event Counter=0的LL message，通过该时刻进行时间同步，如下图2的两个红色圆圈。具体可详见图3及图4的蓝牙抓包示例。

之后由手机发出同步报文，将UWBDeviceTime0 ,DeviceEventCount0...等相关参数发送给车端主锚点。

图2 Prcedure 0时间同步

图3  Master蓝牙抓包示例

 图4  Slaver蓝牙抓包示例

 3.2、Procedure 1

Procedure 1 这个流程是在UWB测距前，由车端主锚点发起Set PHY请求，之后手机端与车端主锚点各自捕捉LL_PHY_UPDATE_IND时刻，如下图5的两个红色圆圈。具体可详见图6的蓝牙抓包示例。

之后由手机发出同步报文，将UWBDeviceTime1 ,DeviceEventCount1...等相关参数发送给车端主锚点。

图5 Prcedure 1时间同步

 图6 SetPHY同步流程蓝牙抓包

备注：上面的蓝牙抓包数据流中，Master是车端主锚点、Slaver是Initiator（钥匙等智能设备）。

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