全球汽车行业正在经历一场巨大的变革，技术就是这场变革的核心驱动力，作为汽车基础技术的进入系统也经历着改变与创新。近年来，汽车的无钥匙进入系统（Passive Keyless Entry，简称PKE）在车辆的无线射频进入应用领域正迅速地成为最具代表性且使用范围最广的主流方案之一。该系统采用了先进的无线射频技术和车辆身份编码识别技术（Radio Frequency Identity，简称RFID），为终端用户带来了安全与舒适便利的全新驾车体验，PKE进入系统示意图，如图1所示。
图1 无钥匙进入系统示意图
企业间的竞争已经在无钥匙进入系统PKE领域展开，面对汽车进入系统一次重大的发展机遇，越来越多的中国汽车企业正在投身于这个具有巨大经济价值的领域。
在这一背景下，理解物无钥匙进入系统PKE的发展及其对中国汽车行业的影响尤为重要。本文将从专利分析的角度，聚焦分析无钥匙进入系统PKE的相关专利状况，主要涵盖以下内容：
第一部分简要介绍无钥匙进入系统PKE的相关概念。
l第二部分重点分析全球及中国范围内关于无钥匙进入系统PKE的申请信息、专利布局、重要申请人的技术构成以及技术发展状况等信息。
第三部分对中国企业在产业方面就PKE系统提出发展建议。
第二章、汽车无钥匙进入系统的概念全球汽车行业正在经历一场巨大的变革，层出不穷的新科技、可持续性政策的出台、消费者偏好的变化——这些都让汽车行业发生着翻天覆地的变化[[1]-2]。自动驾驶，共享交通，智能互联化以及电动化等技术是这一变革的驱动力，这些颠覆性技术的快速发展同样也引来了新的监管问题和社会问题；为了实现社会、经济和环境三个方面的可持续发展，汽车行业避免不了遭受持续的常态化监管；面对新一轮的消费升级，作为技术发展的真实受众，消费者的消费偏好也跟随技术的发展而变化，越来越多的消费者开始关注汽车的舒适性、安全性、便利性等方面，这又进一步促使汽车厂商做出创新和改变。
作为汽车基础技术的进入系统也经历着改变与创新，汽车无钥匙进入系统正在发展成熟。在汽车产品中，汽车车门的开闭和车辆的启动是一台汽车最基本的功能，并且该功能是通过汽车钥匙进行实现的，同时最基本的功能也是对于汽车安全最基本的要求。从传统的机械钥匙到电子钥匙，从遥控钥匙（Remote Keyless Entry）到无钥匙进入系统PKE，汽车钥匙不断的经历着改变与创新，汽车整体的安全性、便利性能也在不断加强[3-4]。
图2 无钥匙进入系统原理图
无钥匙进入系统PKE的推出，在遥控钥匙的基础上，加入了低频波段的通讯，和遥控钥匙原有的特高频波段的通讯组成双向通讯，利用交互认证技术（Mutual Authentication），弥补了遥控钥匙安全性能上的不足。另外，无钥匙进入系统利用低频通讯对距离敏感的特性，利用接收信号强度指示技术（Received Signal Strength Indication，RSSI），使得对汽车钥匙的定位成为可能。只需随身携带汽车钥匙，在车主进入汽车相应有效范围后，通过钥匙定位及双向认证后，便可完成后备箱开启、车门开启、发动机一键启动等功能，使得汽车使用的方便性也大大，如图2所示。
第三章、技术发展状况第一节、分析对象与检索策略前期对国内外期刊文献中有关汽车无钥匙进入系统的梳理，构建了对该技术领域的基本认识，在此基础上，选择CNABS中文检索数据库以及DWPI检索数据库，通过对检索所获得的该领域的专利申请进行统计与分析研究，对汽车无钥匙进入系统主要涉及的技术进行分解，建立了相应的汽车无钥匙进入系统的技术分类表，详见表1。然后对检索到的专利文献进行数据处理和数据分析，特别是对申请人、申请日、最早优先权日、公开日、分类号、关键词等信息，并进一步对提取字段的信息进行统计和分析。
表1 技术分解
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一级 |
二级 |
定义 |
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硬件 |
主控制器 |
集成低频发射模块、高频接收模块、引擎防盗 模块、CAN通讯模块，是无钥匙系统的核心 |
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LF低频天线 |
收发低频段射频信号 | |
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电子锁 |
基于电动控制的 | |
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智能钥匙 |
传统钥匙替代方案、包含低频接收器、高频发射器、微控制器 | |
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门把手 |
包含触发模块的门把手 | |
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其他 |
其他组成部分 | |
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验证方式 |
单向验证 |
车辆单向验证钥匙信号 |
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双向验证 |
车辆与钥匙双向验证 |
汽车无钥匙进入系统是为了使得操作者进入汽车时更加方便，同时起到更好的安全防盗作用。通过对汽车无钥匙进入系统的专利文献收集、标引和梳理，对涉及汽车无钥匙进入系统领域的专利文献样本的分析可知，对汽车无钥匙进入系统的研究主要通过系统构成、验证方式以及触发模式等方面来进行。汽车无钥匙进入系统主要由主控制器、LF低频天线、电子锁、智能钥匙、门把手等组成。根据汽车无钥匙进入系统中智能钥匙与车辆的通信验证方式，可以将其分为单向验证和双向验证的方式。汽车无钥匙进入系统从诞生以来就一直沿着“安全”、“便利”以及“节能”的方向再做优化和演进。
第二节、数据统计与分析本次检索时间截止2018年5月，经过检索及筛选，最终确定的涉及无钥匙进入系统的全球专利申请共计494项，其来自全球15个国家或地区的总计264位申请人，总体发展趋势呈现增长态势。
一、申请趋势分析通过对全球无钥匙进入系统的技术原创申请量随年份变化趋势的分析，可以初步掌握无钥匙进入系统技术的发展过程与趋势变化，由此对其未来发展方向形成宏观判断。
图3 全球范围内专利申请趋势
图3分别显示了在全球范围内和中国范围内无钥匙进入系统申请量的年度分布，由此可以看出无钥匙进入系统全球范围内专利申请趋势。从图中反映出，在全球和中国范围内，关于无钥匙进入系统的专利申请总体呈上升趋势其主要可以分为三个阶段，第一阶段是技术萌芽期（1971 年-1997 年），这个阶段专利年申请量均为个位数；第二阶段是缓慢增长期（1998 年-2008 年），从1998 年，该方面全球专利申请首次突破十件逐渐发展到2008 的年申请量33件，该阶段的年申请量逐增加但均处于50件以下；第三阶段是快速增长期（2009 年-至今），这个阶段申请量快速增长，到2013 年全球申请量达到峰值72件。国内相关研究起步较晚，2002年以前几乎没有专利申请，但2003年后中国国内申请数量迅速增长，并且在2010年后成为了这个领域的主要申请国。
二、申请区域分析为了探究无钥匙进入系统技术在全球范围内各主要区域的专利申请情况，对所采集的数据依据优先权权属国家/地区进行了数据梳理，根据技术原创国的专利分布情况进行相关分析。
图4全球专利申请的技术原创国分布
由图4无钥匙进入系统全球专利申请的技术原创国分布情况可以看出，美国占据了总申请量的三成多份额，反映出美国在无钥匙进入系统技术领域具有较强的技术领先优势；另外可以看出，中国、美国、日本、德国和韩国排名在前，其占据了所有专利申请的80%，是无钥匙进入系统最主要的技术市场。值得注意的是，在中国申请的专利数量仅次与美国，这表明各国企业越来越重视中国这个巨大的消费市场，积极在中国进行专利技术保护，试图占领中国的技术市场。
三、重点申请人
图5全球专利申请的主要申请人及申请量分布
如图5所示，全球申请量排名前十五的申请人全部为企业，表明该技术领域是产业化十分成熟的领域；其中，5家来自美国，4家来自德国，剩余6家公司分别来自荷兰、中国、韩国和加拿大，且申请量排名前五位的公司中有3家美国公司，这也再一次显示出了美国企业在无钥匙进入系统技术领域的专利申请领先优势；需要注意的是，无钥匙进入系统领域目前的申请人比较分散，整个产业链的中下游涉及几百家公司，这对于我国相关企业进入该技术领域进行生产研究进行相关的专利布局留下了潜在的机会。
四、关键技术分支统计分析从表2中可以看出，前10个IPC大组涉及的技术内容基本上涵盖了无钥匙进入系统的构成、通信方法、控制手段以及关键零部件，可见无钥匙进入系统的技术目前涉及比较全面，已经从早期的针对无钥匙进入系统的构成的研究发展到针对控制装置和运动数据采集处理方面的研究。然而，研究前10个主要IPC大组比例可知，目前研究内容相对集中，仍然是侧重无钥匙进入系统的系统层面的研究。
表2前10个IPC大组技术统计表
五、核心专利根据数据库中专利文献的被引频次数对本领域的专利申请进行排序，列举出被引频次数在50次以上的专利申请，详见表3。一般而言，被引频次数越高说明该专利的重要性越高，同族专利数量越大说明该专利的市场经济价值越高。如表3所示，这10篇被引频次最高的专利申请集中在美国、欧专局进行了申请，同时大多都有较多的同族专利，从而看出欧美在无钥匙进入系统领域的研究处于领先地位。
表3前10项高频被引核心专利
第三节、无钥匙进入系统验证方式的发展脉络无钥匙进入系统验证方式从早期的单向通信单向验证、过渡到中期的双向通信单向验证，再到现在的双向通信双向验证，无不朝着 “更便利”、“更节能”以及“更安全”的方向发展，其具体的演进过程分为三个阶段，如图6所示。
第一阶段：1980-1989年的单向通信单向验证时期，为了使操作者开门更加便利，进一步简化遥控钥匙需要按键开门的步骤，操作者携带汽车钥匙开始，通过钥匙持续发送信号，车载设备单向验证，汽车被动开门的方向发展。这一时期主要的专利代表：EP03436192A2,具体方案是：汽车钥匙上连接有源标签和运动传感器，当检测到人的运动状态时，激活钥匙，钥匙持续发送信号，当进入车载设备信号接收范围内时，验证开门。
第二阶段：1990-2003年的双向通信单向验证时期，为了使汽车无钥匙进入系统更加节能，引入了双向通信模式，汽车持续发送信号，钥匙接收信号后返回验证信号，汽车单向验证开门。这一时期主要的专利代表：US4868915A具体方案是：汽车钥匙上连接无源标签，汽车上设置有接近传感器，当检测到人的接近状态时，车载发射器发射信号，钥匙接收信号并返回验证信号，车载设备接收返回信号，验证开门。
第三阶段：1990-2003年的双向通信双向验证时期，为了使汽车无钥匙进入系统更加安全，引入了双向验证模式，汽车持续发送包含验证信息的信号，钥匙接收信号，并验证信息后，返回钥匙包含验证信息的信号，汽车验证开门。这一时期主要的专利代表：JP2002054331A，具体方案是：汽车钥匙由低频接收器、高频发射器和控制器组成，汽车上设置有低频发射器和高频接收器和主控制器，汽车持续或周期发送低频信号，钥匙走近1-2米的范围内时接收信号，并验证信息，验证通过后通过钥匙的高频发射器发射返回验证信号，车载设备接收返回信号，验证开门。
在汽车无钥匙进入系统的验证方式的演进过程中，当我们从后往前观察每个阶段时，为了理清每个阶段变化的主要动力和方向，我们难免简化了促进每个阶段技术发展的复杂因素，并限制了其发展方向的维度，使其发展脉络更加清晰明确。然而，在讨论完汽车无钥匙进入系统的验证方式的主要发展脉络后，如果要更全面的掌握无钥匙进入系统的验证方式发展情况，还需要分析无钥匙进入系统验证方式的其他维度的发展，比如：操作者车内外位置的检测技术、电子锁开锁响应时间长解决技术、“中继攻击“的解决技术等主要分支技术。
图6无钥匙进入系统验证方式技术演进图
第四章、总结与建议纵观整个汽车钥匙的演进史，我们不难发现，汽车钥匙的技术更迭一直响应着汽车发展的三大主题：“安全”、“便利”以及“节能”。从萌芽时期的无钥匙过渡到机械钥匙，汽车有了最简单的安全防盗功能；初期时机械钥匙到电子芯片钥匙，整车只需一把钥匙，大大提高了汽车的安全防盗功能；到中期时遥控钥匙替代普通的电子芯片钥匙，将用户开锁的步骤简化为只需按键、同时提高汽车的安全防盗功能；再到早几年的无钥匙进入系统时期，智能钥匙替代遥控钥匙，进一步简化用户开锁步骤为被动（自动）开锁，并将单向验证开门升级为更安全的双向验证，在这个时期虽然被称为无钥匙进入，但是仍然是需要携带实体标识；最近几年，生物特征识别迎来了发展，已经有部分公司在研究生物特征识别在汽车进入系统中的运用，但都是研究研发阶段，主要还是以专利布局为主，还没有解决实际应用的诸多问题。可以预期，为了使用户更“安全”、“便利”以及“节能”的进入汽车，生物特征识别被动进入将成为汽车进入技术的下一个发展趋势，也就是说，不远的将来我们将真正的回到最初的起点——无钥匙时代。
图7无钥匙进入系统产业链上下游全景图
（数据来源：盖世汽车）
现阶段的无钥匙进入系统市场，国外公司已经占据了整个产业链的高地，国内还没有成熟的技术和集成解决方案的量产产品。整个产业链的上下游分布如图7所示，其中上游的RF/LF芯片、CAN芯片主要由国外公司掌握，我国的汽车行业主要处于产业链的中下游位置。
在无钥匙时代来临的时候，希望我们中国的汽车行业做好了准备，做好了产业链布局与专利布局，以应对知识产权大保护时代，以下是笔者的一些建议：
1、现阶段的无钥匙进入系统还存在着很多技术上的难点和挑战：诸如钥匙通信中的加密技术，通信中的防截获技术，射频通信的性能，低频通信的灵敏度，低频通信的方向性，钥匙的车内外位置识别等问题，企业可以在尝试在这些方向上做研究，做好防御性的专利布局。
2、整个无钥匙进入系统领域的核心上游产业——CAN芯片和RF芯片，全部由国外占据，芯片的自主研发已经迫在眉睫。不得不承认，芯片研发的时间周期长、投入大、风险大，要求民营企业自主去投入完成自身升级是不现实的，国企和巨头民企应该主动承担持续性投入的研发，承担起大国栋梁、国之重器的职责，为我国的汽车行业发展保驾护航。
3、生物特征识别是汽车无钥匙进入系统的下一个发展趋势，已经有部分公司在做研发和专利布局，虽然实际应用的诸多问题以及生物识别自身也还有许多问题需要突破，但是这恰恰是我国汽车企业的机会，这有可能是一场颠覆式的改变，我国的汽车行业针对汽车进入技术的专利布局应该覆盖完整个生物特征识别进入系统，从安全、便利以及节能的角度，从控制、硬件以及交互方式的角度完成整个专利布局。
1. McKinsey&Company. Automotive revolution-perspective towards 2030.(2016).
2. McKinsey&Company. Upward Mobility: The Future of China’s Premium Car Market .(2013)
3. 何晓晓. 汽车无钥匙进入系统研究与设计[D]. 清华大学, 2012.
4. Becker J. Passive keyless entry and drive systems[J]. Autotechnology, 2002, 2(6):56-58.
作者：王瑞律师（爱运动的瑞律师)(公众号：知产江湖；知乎专栏：知产江湖；Rui_lawyer），执业律师、执业专利代理师，原国知局专利审查员，专注于知识产权诉讼与非诉案件（150 ）
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