隨著科技的進(jìn)步，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場顯著的轉(zhuǎn)變，生物識別技術(shù)在這一轉(zhuǎn)變中扮演了關(guān)鍵角色。從增強(qiáng)車輛安全性開始，生物識別技術(shù)還可以為電子支付、健康監(jiān)測、個性化設(shè)置等其他應(yīng)用領(lǐng)域開辟了新的可能性。本文綜合了指紋識別、面部識別及其他生物識別技術(shù)在汽車中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討其對安全、便利和個性化體驗(yàn)的影響，并展望這些技術(shù)在未來的潛力。

傳統(tǒng)的基于鑰匙和無鑰匙的車輛進(jìn)入系統(tǒng)長期以來是車輛訪問控制的標(biāo)準(zhǔn)。然而，這些系統(tǒng)存在固有的局限性，尤其是隨著技術(shù)漏洞（如中繼攻擊和信號攔截）的增加，車輛盜竊和未經(jīng)授權(quán)訪問的事件日益增多。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，汽車行業(yè)開始向生物識別技術(shù)轉(zhuǎn)變，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)系統(tǒng)的不足，并提供更高水平的安全性。

指紋識別和面部識別作為當(dāng)前汽車安全領(lǐng)域的主要生物識別技術(shù)，通過傳感器捕捉用戶的生理特征，為車輛提供個性化和安全的訪問控制。用戶只需簡單的指紋觸摸或面部掃描，即可實(shí)現(xiàn)車輛的解鎖和啟動，這不僅減少了丟失鑰匙的風(fēng)險，還提高了使用的便利性。相較于傳統(tǒng)的物理鑰匙，生物識別技術(shù)的優(yōu)勢在于它可以顯著降低未經(jīng)授權(quán)進(jìn)入的可能性，為用戶提供更個性化的車內(nèi)體驗(yàn)。

電動汽車（EV）正處于一場范式轉(zhuǎn)變中，涉及電氣化、軟件定義汽車的崛起，這也可以給生物識別技術(shù)的應(yīng)用帶來更大的易用性。電動汽車不僅需要支持其獨(dú)特的操作要求，還為集成先進(jìn)技術(shù)（如生物識別技術(shù)）提供了平臺。隨著軟件定義車輛的興起，生物識別技術(shù)不僅會在車輛本身中得到更多應(yīng)用，還將擴(kuò)展到充電體驗(yàn)和車內(nèi)支付等場景。

例如，生物識別技術(shù)可以大大簡化在充電站的移動支付過程，或用于驗(yàn)證共享車輛或租賃車輛的駕駛執(zhí)照。此外，通過指紋識別和面部識別技術(shù)，車輛可以實(shí)現(xiàn)個性化設(shè)置的自動調(diào)整，如座椅位置、氣候控制和娛樂偏好等，從而為用戶提供更加便利的個性化駕駛體驗(yàn)。

指紋識別技術(shù)在車輛中逐漸應(yīng)用，已經(jīng)成為車輛訪問和啟動授權(quán)的主要方式之一。通過嵌入控制面板或其他觸控點(diǎn)的指紋傳感器，用戶可以輕松解鎖車輛并啟動引擎，省去了使用鑰匙的麻煩。例如，現(xiàn)代汽車已經(jīng)在其車型中集成了指紋識別技術(shù)，其誤識別率非常低，大大提高了車輛的安全性。

面部識別技術(shù)近年來也取得了長足進(jìn)步，特別是在智能手機(jī)中的廣泛應(yīng)用為其在汽車中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。面部識別系統(tǒng)通過攝像頭捕捉用戶面部特征，并與系統(tǒng)存儲的數(shù)字記錄進(jìn)行比對，以驗(yàn)證用戶身份。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠提升車輛的安全性，還可以通過自動識別駕駛員的身份，為車內(nèi)設(shè)置提供個性化調(diào)整。

除了提升安全性，生物識別技術(shù)還能夠?qū)崟r監(jiān)測駕駛員的健康狀況。通過行為生物識別技術(shù)，系統(tǒng)可以檢測駕駛員的疲勞、醉酒或健康問題，進(jìn)而提供警告。例如，面部識別可以通過檢測駕駛員的眨眼頻率、頭部動作或表情來判斷其是否疲勞。而語音識別則可以通過駕駛員的語調(diào)變化檢測出壓力或緊張的跡象。這些技術(shù)不僅有助于提高駕駛安全性，還能在醫(yī)療緊急情況下提供關(guān)鍵的健康監(jiān)測。

心電圖（ECG）等生物識別技術(shù)也開始在方向盤中集成，用于監(jiān)測駕駛員的心率，進(jìn)一步增強(qiáng)健康監(jiān)測的功能。這類系統(tǒng)通過不間斷的監(jiān)測，可以識別異常心率或其他潛在健康問題，確保駕駛員在行駛過程中的安全。

隨著生物識別技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用，生物識別數(shù)據(jù)的安全性和隱私問題成為關(guān)注焦點(diǎn)。生物識別數(shù)據(jù)因其獨(dú)特性和高度敏感性，需要采用加密、散列和其他先進(jìn)的安全措施加以保護(hù)，以防止數(shù)據(jù)泄露和濫用。隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)處理的透明性是行業(yè)需要解決的關(guān)鍵問題，尤其是在數(shù)據(jù)存儲和處理過程中必須嚴(yán)格遵守相關(guān)法規(guī)。

在汽車生物識別應(yīng)用中，人臉識別和指紋識別各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。以下是兩者的優(yōu)劣性對比：

人臉識別的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

免觸操作：人臉識別無需物理接觸，只需通過攝像頭捕捉面部特征即可完成身份驗(yàn)證，操作更加便捷。

用戶體驗(yàn)佳：人臉識別可以無縫集成到駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)中，提供實(shí)時身份識別，并結(jié)合個性化設(shè)置，自動調(diào)整座椅、氣候控制等。

多功能應(yīng)用：可以結(jié)合駕駛員疲勞檢測、健康監(jiān)測等功能，在提供身份驗(yàn)證的同時監(jiān)測駕駛員的健康狀態(tài)和注意力。

安全性高：由于人臉特征相對獨(dú)特，結(jié)合AI算法，人臉識別可以提供高精度的身份驗(yàn)證，減少誤識別的風(fēng)險。

缺點(diǎn)：

環(huán)境依賴性：光線變化、攝像頭位置等外部環(huán)境可能影響識別精度，尤其在低光條件或強(qiáng)光下，可能出現(xiàn)識別錯誤或失敗的情況。

易受干擾：攝像頭的性能和車內(nèi)的噪音、振動等因素可能影響識別過程。面部被遮擋（如戴口罩、墨鏡）時，識別率會降低。

處理復(fù)雜：人臉識別需要較強(qiáng)的計算能力來處理圖像和進(jìn)行匹配，比指紋識別系統(tǒng)更耗費(fèi)資源。

隱私問題：面部數(shù)據(jù)的采集和存儲涉及較高的隱私風(fēng)險，需要嚴(yán)格的數(shù)據(jù)保護(hù)措施。

指紋識別的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

成熟技術(shù)：指紋識別已經(jīng)經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)相對成熟且廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等設(shè)備，用戶接受度較高。

精準(zhǔn)可靠：指紋識別在身份認(rèn)證方面準(zhǔn)確性高，且抗欺騙能力強(qiáng)，通過指紋仿造進(jìn)入車輛的難度較大。

硬件成本低：指紋傳感器的成本相對較低，集成到車輛中時，不需要太多額外的硬件設(shè)施。

獨(dú)立于外部環(huán)境：相比于人臉識別，指紋識別對光線等環(huán)境因素不敏感，濕度、溫度等變化對其影響較小。

缺點(diǎn)：

需物理接觸：指紋識別需要用戶進(jìn)行物理接觸，可能在手指潮濕、骯臟或損傷時影響識別精度和成功率。

單一用途：指紋識別主要用于身份驗(yàn)證，難以集成諸如疲勞檢測或健康監(jiān)測等額外功能，功能應(yīng)用相對單一。

受限于傳感器位置：指紋傳感器通常安裝在車門把手或啟動按鈕上，用戶必須接觸特定位置才能進(jìn)行識別，減少了操作的靈活性。

可用性問題：在極端環(huán)境下（如低溫條件），指紋識別的性能可能受到影響，導(dǎo)致識別失敗。

綜上，人臉識別更加適合無接觸、個性化和多功能的汽車應(yīng)用，特別是在需要實(shí)時監(jiān)控駕駛員狀態(tài)的情況下，但受限于外部環(huán)境和隱私問題。

指紋識別則更為穩(wěn)定、成本低、應(yīng)用廣泛，在身份驗(yàn)證的精準(zhǔn)度上表現(xiàn)優(yōu)異，但其功能較為單一，需要物理接觸，影響某些場景下的用戶體驗(yàn)。

圖為英飛凌給出的指紋識別對比面部識別的優(yōu)勢，包括更簡單、更安全、更可靠以及更節(jié)省。

日前，英飛凌宣布推出新型車規(guī)級指紋傳感器IC CYFP10020A00 和 CYFP10020S00。兩款傳感器能夠提供強(qiáng)大的指紋識別和身份驗(yàn)證功能，適用于充電、停車等車內(nèi)個性化和支付認(rèn)證，以及汽車行業(yè)以外的身份認(rèn)證和指紋識別應(yīng)用。英飛凌與 Precise Biometrics 聯(lián)合開發(fā)了Biomatch 算法軟件，以提供領(lǐng)先的指紋識別和身份驗(yàn)證解決方案。

如右圖所示，指紋芯片的工作原理主要包括了圖像采集、圖像增強(qiáng)、圖像轉(zhuǎn)換、特征提取和模式匹配幾個過程。

根據(jù)IHS 2022年報告表示，直到2028年，指紋識別市場復(fù)合增長率將達(dá)到36%。

指紋識別的關(guān)鍵：FRR與FAR

在指紋識別系統(tǒng)中，F(xiàn)RR 和 FAR 是兩個衡量系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，用于評估識別的準(zhǔn)確性和可靠性。

FRR（False Rejection Rate，誤拒率）

FRR 是指系統(tǒng)錯誤地拒絕了合法用戶的比例。也就是說，當(dāng)一個已注冊的用戶嘗試使用指紋識別系統(tǒng)進(jìn)行身份認(rèn)證時，系統(tǒng)錯誤地拒絕了他的訪問請求。這種情況屬于“煩人拒絕”，因?yàn)楹戏ㄓ脩粼诒或?yàn)證時卻被系統(tǒng)拒絕。

FRR 參數(shù)：

安全性和平衡性：為了確保系統(tǒng)不會經(jīng)常錯誤拒絕合法用戶，F(xiàn)RR 應(yīng)盡量低。但在確保低 FRR 的同時，也要兼顧安全性，防止降低對比標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致系統(tǒng)過于寬松。

應(yīng)用場景影響：在一些要求便利性的應(yīng)用場景下（如車輛解鎖），F(xiàn)RR 通常需要設(shè)置得較低，以確保用戶體驗(yàn)。在這些場景中，用戶通常會多次嘗試觸摸傳感器以再次進(jìn)行認(rèn)證，因此系統(tǒng)可能會允許較低的誤拒率來減少干擾。

用戶體驗(yàn)：較高的 FRR 會影響用戶體驗(yàn)，特別是在需要多次嘗試才能成功解鎖的情況下。因此，F(xiàn)RR 的設(shè)定在優(yōu)化用戶便利性和安全性之間尋找平衡。

FAR（False Acceptance Rate，誤接受率）

FAR 是指系統(tǒng)錯誤地接受了未經(jīng)授權(quán)的用戶的比例。這意味著一個未經(jīng)注冊的用戶（或攻擊者）的指紋被系統(tǒng)錯誤地識別為合法用戶，系統(tǒng)允許了他們的訪問。這種錯誤會對系統(tǒng)的安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

FAR 參數(shù)：

安全性優(yōu)先：FAR 反映了系統(tǒng)的安全性。在安全敏感的應(yīng)用場景（如金融、車輛防盜系統(tǒng)）中，F(xiàn)AR 必須盡可能低，防止未經(jīng)授權(quán)的人員訪問系統(tǒng)。通常，F(xiàn)AR 的目標(biāo)是 < 1:50,000 或更低，以確保高度的安全性。

與 FRR 的平衡：通常情況下，降低 FAR 會導(dǎo)致 FRR 增加，反之亦然。為了保證安全性，系統(tǒng)會設(shè)置較高的比對標(biāo)準(zhǔn)（降低 FAR），但這樣做的代價可能是增加合法用戶被拒的幾率（增加 FRR）。因此，系統(tǒng)需要在保證低 FAR 和可接受的 FRR 之間找到最佳平衡點(diǎn)。

環(huán)境影響：在某些高安全性的應(yīng)用場景中（如汽車啟動控制），F(xiàn)AR 需要設(shè)定得極低，以避免潛在的攻擊。但在較為寬松的場景下（如車輛解鎖），F(xiàn)AR 可以稍微提高，以減少誤拒絕的情況。

FRR 和 FAR 的平衡

在指紋識別系統(tǒng)中，F(xiàn)RR 和 FAR 是相互影響的。通常情況下，降低一個指標(biāo)會增加另一個。因此，在設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)時，制造商和開發(fā)人員需要根據(jù)具體應(yīng)用場景的需求做出平衡。

高安全性場景（如汽車啟動）：在這類場景中，系統(tǒng)更注重安全性，因此 FAR 的參數(shù)設(shè)置非常嚴(yán)格，哪怕會導(dǎo)致略高的 FRR 也可以接受。

便利性優(yōu)先場景（如車輛解鎖）：在強(qiáng)調(diào)用戶體驗(yàn)的場景下（如車輛門鎖），系統(tǒng)會傾向于降低 FRR，以確保用戶能快速通過指紋認(rèn)證。

英飛凌的FRR和FAR為<1% FRR @ FAR 1:50K，均衡了安全與用戶體驗(yàn)。

如圖所示，英飛凌指紋識別模塊放置在了基板上，與控制器尺寸無關(guān)，感應(yīng)面積越大，捕獲的指紋數(shù)據(jù)越多，誤報率就會越低。而在硅傳感器方案中，傳感元件內(nèi)置在芯片中，增加傳感器的尺寸會增加芯片的尺寸，從而增加成本。

雖然生物識別技術(shù)為汽車安全和便利帶來了顯著的提升，但其實(shí)施仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，環(huán)境條件（如光線變化）可能會影響面部識別的精度，而指紋識別則可能受到手指濕潤或臟污的影響。為解決這些問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在通過改進(jìn)算法和采用多模態(tài)生物識別（如指紋、面部和語音識別的結(jié)合）來增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。

隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展，生物識別技術(shù)的準(zhǔn)確性將得到進(jìn)一步提升。AI的引入將使系統(tǒng)能夠在不同環(huán)境和條件下不斷適應(yīng)和改進(jìn)，減少誤判和誤拒絕的概率。未來的汽車將不僅僅是交通工具，生物識別技術(shù)將成為提供個性化和安全駕駛體驗(yàn)的核心。

生物識別技術(shù)，尤其是指紋識別和面部識別技術(shù)，正在重新定義汽車安全、便利和個性化的標(biāo)準(zhǔn)。通過將這些技術(shù)與車輛操作系統(tǒng)和健康監(jiān)測功能相結(jié)合，未來的汽車將為駕駛員和乘客提供更加安全和個性化的體驗(yàn)。盡管挑戰(zhàn)仍存，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，生物識別技術(shù)在汽車中的應(yīng)用將變得更加無縫和普及，推動整個行業(yè)進(jìn)入一個新的發(fā)展階段。

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