第一章、引言
全球汽車行業正在經歷一場巨大的變革，技術就是這場變革的核心驅動力，作為汽車基礎技術的進入系統也經歷著改變與創新。近年來，汽車的無鑰匙進入系統（Passive Keyless Entry，簡稱PKE）在車輛的無線射頻進入應用領域正迅速地成為最具代表性且使用範圍最廣的主流方案之一。該系統採用了先進的無線射頻技術和車輛身份編碼識別技術（Radio Frequency Identity，簡稱RFID），為終端使用者帶來了安全與舒適便利的全新駕車體驗，PKE進入系統示意圖，如圖1所示。
圖1 無鑰匙進入系統示意圖
企業間的競爭已經在無鑰匙進入系統PKE領域展開，面對汽車進入系統一次重大的發展機遇，越來越多的中國汽車企業正在投身於這個具有巨大經濟價值的領域。
在這一背景下，理解物無鑰匙進入系統PKE的發展及其對中國汽車行業的影響尤為重要。本文將從專利分析的角度，聚焦分析無鑰匙進入系統PKE的相關專利狀況，主要涵蓋以下內容：
第一部分簡要介紹無鑰匙進入系統PKE的相關概念。
l第二部分重點分析全球及中國範圍內關於無鑰匙進入系統PKE的申請資訊、專利佈局、重要申請人的技術構成以及技術發展狀況等資訊。
第三部分
對中國企業在產業方面就PKE
系統
提出發展建議
。
第二章、汽車無鑰匙進入系統的概念
全球汽車行業正在經歷一場巨大的變革，層出不窮的新科技、可持續性政策的出臺、消費者偏好的變化——這些都讓汽車行業發生著翻天覆地的變化［［1］-2］。自動駕駛，共享交通，智慧互聯化以及電動化等技術是這一變革的驅動力，這些顛覆性技術的快速發展同樣也引來了新的監管問題和社會問題；為了實現社會、經濟和環境三個方面的可持續發展，汽車行業避免不了遭受持續的常態化監管；面對新一輪的消費升級，作為技術發展的真實受眾，消費者的消費偏好也跟隨技術的發展而變化，越來越多的消費者開始關注汽車的舒適性、安全性、便利性等方面，這又進一步促使汽車廠商做出創新和改變。
作為汽車基礎技術的進入系統也經歷著改變與創新，汽車無鑰匙進入系統正在發展成熟。在汽車產品中，汽車車門的開閉和車輛的啟動是一臺汽車最基本的功能，並且該功能是透過汽車鑰匙進行實現的，同時最基本的功能也是對於汽車安全最基本的要求。從傳統的機械鑰匙到電子鑰匙，從遙控鑰匙（Remote Keyless Entry）到無鑰匙進入系統PKE，汽車鑰匙不斷的經歷著改變與創新，汽車整體的安全性、便利效能也在不斷加強［3-4］。
圖2 無鑰匙進入系統原理圖
無鑰匙進入系統PKE的推出，在遙控鑰匙的基礎上，加入了低頻波段的通訊，和遙控鑰匙原有的特高頻波段的通訊組成雙向通訊，利用互動認證技術（Mutual Authentication），彌補了遙控鑰匙安全效能上的不足。另外，無鑰匙進入系統利用低頻通訊對距離敏感的特性，利用接收訊號強度指示技術（Received Signal Strength Indication，RSSI），使得對汽車鑰匙的定位成為可能。只需隨身攜帶汽車鑰匙，在車主進入汽車相應有效範圍後，透過鑰匙定位及雙向認證後，便可完成後備箱開啟、車門開啟、發動機一鍵啟動等功能，使得汽車使用的方便性也大大，如圖2所示。
第三章、技術發展狀況
第一節、分析物件與檢索策略
前期對國內外期刊文獻中有關汽車無鑰匙進入系統的梳理，構建了對該技術領域的基本認識，在此基礎上，選擇CNABS中文檢索資料庫以及DWPI檢索資料庫，透過對檢索所獲得的該領域的專利申請進行統計與分析研究，對汽車無鑰匙進入系統主要涉及的技術進行分解，建立了相應的汽車無鑰匙進入系統的技術分類表，詳見表1。然後對檢索到的專利文獻進行資料處理和資料分析，特別是對申請人、申請日、最早優先權日、公開日、分類號、關鍵詞等資訊，並進一步對提取欄位的資訊進行統計和分析。
表1 技術分解
一級
二級
定義
硬體
主控制器
整合低頻發射模組、高頻接收模組、引擎防盜
模組、CAN通訊模組，是無鑰匙系統的核心
LF低頻天線
收發低頻段射頻訊號
電子鎖
基於電動控制的
智慧鑰匙
傳統鑰匙替代方案、包含低頻接收器、高頻發射器、微控制器
門把手
包含觸發模組的門把手
其他
其他組成部分
驗證方式
單向驗證
車輛單向驗證鑰匙訊號
雙向驗證
車輛與鑰匙雙向驗證
汽車無鑰匙進入系統是為了使得操作者進入汽車時更加方便，同時起到更好的安全防盜作用。透過對汽車無鑰匙進入系統的專利文獻收集、標引和梳理，對涉及汽車無鑰匙進入系統領域的專利文獻樣本的分析可知，對汽車無鑰匙進入系統的研究主要透過系統構成、驗證方式以及觸發模式等方面來進行。汽車無鑰匙進入系統主要由主控制器、LF低頻天線、電子鎖、智慧鑰匙、門把手等組成。根據汽車無鑰匙進入系統中智慧鑰匙與車輛的通訊驗證方式，可以將其分為單向驗證和雙向驗證的方式。汽車無鑰匙進入系統從誕生以來就一直沿著“安全”、“便利”以及“節能”的方向再做最佳化和演進。
第二節、資料統計與分析
本次檢索時間截止2018年5月，經過檢索及篩選，最終確定的涉及無鑰匙進入系統的全球專利申請共計494項，其來自全球15個國家或地區的總計264位申請人，總體發展趨勢呈現增長態勢。
一、申請趨勢分析
透過對全球無鑰匙進入系統的技術原創申請量隨年份變化趨勢的分析，可以初步掌握無鑰匙進入系統技術的發展過程與趨勢變化，由此對其未來發展方向形成宏觀判斷。
圖3 全球範圍內專利申請趨勢
圖3分別顯示了在全球範圍內和中國範圍內無鑰匙進入系統申請量的年度分佈，由此可以看出無鑰匙進入系統全球範圍內專利申請趨勢。從圖中反映出，在全球和中國範圍內，關於無鑰匙進入系統的專利申請總體呈上升趨勢其主要可以分為三個階段，第一階段是技術萌芽期（1971 年-1997 年），這個階段專利年申請量均為個位數；第二階段是緩慢增長期（1998 年-2008 年），從1998 年，該方面全球專利申請首次突破十件逐漸發展到2008 的年申請量33件，該階段的年申請量逐增加但均處於50件以下；第三階段是快速增長期（2009 年-至今），這個階段申請量快速增長，到2013 年全球申請量達到峰值72件。國內相關研究起步較晚，2002年以前幾乎沒有專利申請，但2003年後中國國內申請數量迅速增長，並且在2010年後成為了這個領域的主要申請國。
二、申請區域分析
為了探究無鑰匙進入系統技術在全球範圍內各主要區域的專利申請情況，對所採集的資料依據優先權權屬國家/地區進行了資料梳理，根據技術原創國的專利分佈情況進行相關分析。
圖4全球專利申請的技術原創國分佈
由圖4無鑰匙進入系統全球專利申請的技術原創國分佈情況可以看出，美國佔據了總申請量的三成多份額，反映出美國在無鑰匙進入系統技術領域具有較強的技術領先優勢；另外可以看出，中國、美國、日本、德國和韓國排名在前，其佔據了所有專利申請的80%，是無鑰匙進入系統最主要的技術市場。值得注意的是，在中國申請的專利數量僅次與美國，這表明各國企業越來越重視中國這個巨大的消費市場，積極在中國進行專利技術保護，試圖佔領中國的技術市場。
三、重點申請人
圖5全球專利申請的主要申請人及申請量分佈
如圖5所示，全球申請量排名前十五的申請人全部為企業，表明該技術領域是產業化十分成熟的領域；其中，5家來自美國，4家來自德國，剩餘6家公司分別來自荷蘭、中國、韓國和加拿大，且申請量排名前五位的公司中有3家美國公司，這也再一次顯示出了美國企業在無鑰匙進入系統技術領域的專利申請領先優勢；需要注意的是，無鑰匙進入系統領域目前的申請人比較分散，整個產業鏈的中下游涉及幾百家公司，這對於我國相關企業進入該技術領域進行生產研究進行相關的專利佈局留下了潛在的機會。
四、關鍵技術分支統計分析
從表2中可以看出，前10個IPC大組涉及的技術內容基本上涵蓋了無鑰匙進入系統的構成、通訊方法、控制手段以及關鍵零部件，可見無鑰匙進入系統的技術目前涉及比較全面，已經從早期的針對無鑰匙進入系統的構成的研究發展到針對控制裝置和運動資料採集處理方面的研究。然而，研究前10個主要IPC大組比例可知，目前研究內容相對集中，仍然是側重無鑰匙進入系統的系統層面的研究。
表2前10個IPC大組技術統計表
五、核心專利
根據資料庫中專利文獻的被引頻次數對本領域的專利申請進行排序，列舉出被引頻次數在50次以上的專利申請，詳見表3。一般而言，被引頻次數越高說明該專利的重要性越高，同族專利數量越大說明該專利的市場經濟價值越高。如表3所示，這10篇被引頻次最高的專利申請集中在美國、歐專局進行了申請，同時大多都有較多的同族專利，從而看出歐美在無鑰匙進入系統領域的研究處於領先地位。
表3前10項高頻被引核心專利
第三節、無鑰匙進入系統驗證方式的發展脈絡
無鑰匙進入系統驗證方式從早期的單向通訊單向驗證、過渡到中期的雙向通訊單向驗證，再到現在的雙向通訊雙向驗證，無不朝著 “更便利”、“更節能”以及“更安全”的方向發展，
其具體的演進過程分為三個階段，如圖6所示。
第一階段：1980-1989年的單向通訊單向驗證時期，
為了使操作者開門
更加便利
，進一步簡化遙控鑰匙需要按鍵開門的步驟，操作者攜帶汽車鑰匙開始，透過鑰匙持續傳送訊號，車載裝置單向驗證，汽車被動開門的方向發展。這一時期主要的專利代表：EP03436192A2，具體方案是：汽車鑰匙上連線有源標籤和運動感測器，當檢測到人的運動狀態時，啟用鑰匙，鑰匙持續傳送訊號，當進入車載裝置訊號接收範圍內時，驗證開門。
第二階段：1990-2003年的雙向通訊單向驗證時期
，為了使汽車無鑰匙進入系統
更加節能
，引入了雙向通訊模式，汽車持續傳送訊號，鑰匙接收訊號後返回驗證訊號，汽車單向驗證開門。這一時期主要的專利代表：US4868915A具體方案是：汽車鑰匙上連線無源標籤，汽車上設定有接近感測器，當檢測到人的接近狀態時，車載發射器發射訊號，鑰匙接收訊號並返回驗證訊號，車載裝置接收返回訊號，驗證開門。
第三階段：1990-2003年的雙向通訊雙向驗證時期
，為了使汽車無鑰匙進入系統
更加安全
，引入了雙向驗證模式，汽車持續傳送包含驗證資訊的訊號，鑰匙接收訊號，並驗證資訊後，返回鑰匙包含驗證資訊的訊號，汽車驗證開門。這一時期主要的專利代表：JP2002054331A，具體方案是：汽車鑰匙由低頻接收器、高頻發射器和控制器組成，汽車上設定有低頻發射器和高頻接收器和主控制器，汽車持續或週期傳送低頻訊號，鑰匙走近1-2米的範圍內時接收訊號，並驗證資訊，驗證通過後透過鑰匙的高頻發射器發射返回驗證訊號，車載裝置接收返回訊號，驗證開門。
在汽車無鑰匙進入系統的驗證方式的演進過程中，當我們從後往前觀察每個階段時，為了理清每個階段變化的主要動力和方向，我們難免簡化了促進每個階段技術發展的複雜因素，並限制了其發展方向的維度，使其發展脈絡更加清晰明確。然而，在討論完汽車無鑰匙進入系統的驗證方式的主要發展脈絡後，如果要更全面的掌握無鑰匙進入系統的驗證方式發展情況，還需要分析無鑰匙進入系統驗證方式的其他維度的發展，比如：操作者車內外位置的檢測技術、電子鎖開鎖響應時間長解決技術、“中繼攻擊“的解決技術等主要分支技術。
圖6無鑰匙進入系統驗證方式技術演進圖
第四章、總結與建議
縱觀整個汽車鑰匙的演進史，我們不難發現，汽車鑰匙的技術更迭一直響應著汽車發展的三大主題：“安全”、“便利”以及“節能”。從萌芽時期的無鑰匙過渡到機械鑰匙，汽車有了最簡單的安全防盜功能；初期時機械鑰匙到電子晶片鑰匙，整車只需一把鑰匙，大大提高了汽車的安全防盜功能；到中期時遙控鑰匙替代普通的電子晶片鑰匙，將使用者開鎖的步驟簡化為只需按鍵、同時提高汽車的安全防盜功能；再到早幾年的無鑰匙進入系統時期，智慧鑰匙替代遙控鑰匙，進一步簡化使用者開鎖步驟為被動（自動）開鎖，並將單向驗證開門升級為更安全的雙向驗證，在這個時期雖然被稱為無鑰匙進入，但是仍然是需要攜帶實體標識；最近幾年，生物特徵識別迎來了發展，已經有部分公司在研究生物特徵識別在汽車進入系統中的運用，但都是研究研發階段，主要還是以專利佈局為主，還沒有解決實際應用的諸多問題。可以預期，為了使使用者更“安全”、“便利”以及“節能”的進入汽車，生物特徵識別被動進入將成為汽車進入技術的下一個發展趨勢，也就是說，不遠的將來我們將真正的回到最初的起點——無鑰匙時代。
圖7無鑰匙進入系統產業鏈上下游全景圖
（資料來源：蓋世汽車）
現階段的無鑰匙進入系統市場，國外公司已經佔據了整個產業鏈的高地，國內還沒有成熟的技術和整合解決方案的量產產品。整個產業鏈的上下游分佈如圖7所示，其中上游的RF/LF晶片、CAN晶片主要由國外公司掌握，我國的汽車行業主要處於產業鏈的中下游位置。
在無鑰匙時代來臨的時候，希望我們中國的汽車行業做好了準備，做好了產業鏈佈局與專利佈局，以應對智慧財產權大保護時代，以下是筆者的一些建議：
1、現階段的無鑰匙進入系統還存在著很多技術上的難點和挑戰：諸如鑰匙通訊中的加密技術，通訊中的防截獲技術，射頻通訊的效能，低頻通訊的靈敏度，低頻通訊的方向性，鑰匙的車內外位置識別等問題，企業可以在嘗試在這些方向上做研究，做好防禦性的專利佈局。
2、整個無鑰匙進入系統領域的核心上游產業——CAN晶片和RF晶片，全部由國外佔據，晶片的自主研發已經迫在眉睫。不得不承認，晶片研發的時間週期長、投入大、風險大，要求民營企業自主去投入完成自身升級是不現實的，國企和巨頭民企應該主動承擔持續性投入的研發，承擔起大國棟樑、國之重器的職責，為我國的汽車行業發展保駕護航。
3、生物特徵識別是汽車無鑰匙進入系統的下一個發展趨勢，已經有部分公司在做研發和專利佈局，雖然實際應用的諸多問題以及生物識別自身也還有許多問題需要突破，但是這恰恰是我國汽車企業的機會，這有可能是一場顛覆式的改變，我國的汽車行業針對汽車進入技術的專利佈局應該覆蓋完整個生物特徵識別進入系統，從安全、便利以及節能的角度，從控制、硬體以及互動方式的角度完成整個專利佈局。
1。 McKinsey&Company。 Automotive revolution-perspective towards 2030。（2016）。
2。 McKinsey&Company。 Upward Mobility： The Future of China’s Premium Car Market 。（2013）
3。 何曉曉。 汽車無鑰匙進入系統研究與設計［D］。 清華大學， 2012。
4。 Becker J。 Passive keyless entry and drive systems［J］。 Autotechnology， 2002， 2（6）：56-58。
作者：王瑞律師（愛運動的瑞律師)(公眾號：知產江湖；知乎專欄：知產江湖；微信：Rui_lawyer），執業律師、執業專利代理師，原國知局專利審查員，專注於智慧財產權訴訟與非訴案件（150+）