本文來源：慧聰物聯(lián)資訊
10月12日，巨大推動作小米宣布發(fā)布消息：支持小米UWB技術(shù)的聯(lián)網(wǎng)手機可以實現(xiàn)對智能設(shè)備的厘米級定位，手機可直接控制指向的行業(yè)任意智能設(shè)備，角度測量精度可達±3°，巨大推動作如同高精版的聯(lián)網(wǎng)“室內(nèi)GPS”。
去年9月，行業(yè)蘋果發(fā)布iPhone 11，巨大推動作UWB技術(shù)成為其關(guān)鍵創(chuàng)新功能。而另一手機巨頭三星緊跟蘋果步伐，于今年8月推出了全球首部搭載UWB技術(shù)的安卓手機。支持小米UWB技術(shù)的手機將是國內(nèi)手機品牌首次搭載UWB技術(shù)，小米也因此成為蘋果、三星之后第三家推出配備UWB技術(shù)手機的制造商。
國內(nèi)廠商在UWB技術(shù)方面，除了小米外，華為也早有布局。就在去年iPhone 11搭載UWB技術(shù)橫空出世的前后腳，華為就與中海達旗下聯(lián)睿電子宣布開展“UWB手機無線防盜器項目”，使用測距來判斷手機位置，不再需要安裝基站，只需在手機上安裝一個手機標簽即可，無需專業(yè)技術(shù)人員在場。
那么什么是UWB技術(shù)？這種技術(shù)在手機上的普遍應(yīng)用會帶來怎樣的影響呢？
UWB即Ultra Wide Band，也就是“超寬帶通信”。UWB是一種無線通信技術(shù)，它利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，相較于傳統(tǒng)的窄頻帶系統(tǒng)的無線通信方式，UWB有較大的區(qū)別。UWB與WiFi、藍牙、NFC等類似，為個人局域網(wǎng)通信的幾種重要方式。
UWB采用基帶窄脈沖方式的超寬帶系統(tǒng)，具有小于1ns的時間分辨率，可以在保持通信的同時實現(xiàn)厘米級的定位精度，加上又具有較強的穿透障礙物的能力，在室內(nèi)定位應(yīng)用方面相比于WiFi、ZigBee, RFID，超聲波等優(yōu)勢突出，其最大特點是傳輸速率快（110Mb/s）、安全性能高、功耗低，但是傳輸距離有限，且需要更多設(shè)備配合，因此適合應(yīng)用在小范圍、高分辨率的圖像和視頻的無線個人局域網(wǎng)，可應(yīng)用于智慧家居、智能出行等2C消費領(lǐng)域以及系統(tǒng)集成、智慧安防等2B領(lǐng)域。
超寬帶典型的定位系統(tǒng)主要由標簽(Tags)、接收機和處理器三部分構(gòu)成，接收機和處理器被固定在已知位置，多部接收機接收標簽發(fā)送的UWB信號，處理器通過算法解出目標的位置。用于手機的UWB技術(shù)并不是作為“標簽”來被定位的，它更像是一個接收機和處理器，再通過推出“標簽”綁定在其他物品上，實現(xiàn)和“標簽”相對位置的測量，從而實現(xiàn)“找物品”或“找手機”的功能等。
根據(jù)去年蘋果公司的介紹，搭載U1芯片的新iPhone，由于采用UWB技術(shù)進一步提升了手機的定位功能，不僅可以感知自己手機的位置，還可以感知周邊其他手機的位置。
即在使用隔空投送（AirDrop，蘋果設(shè)備提供的一種無線分享文件的功能）時，基于U1芯片提供的空間感知能力，只需將你的iPhone指向其他人的iPhone，系統(tǒng)就會優(yōu)先排序（離得越近，優(yōu)先級越高），讓你更快速地共享文件。
在蘋果公司的產(chǎn)品發(fā)布會后，基于Decawave芯片DW1000的定位芬蘭廠商INTRANAV連發(fā)兩條推特，聲稱其套件支持與iPhone11的互操作，愛爾蘭的Decawave也轉(zhuǎn)發(fā)了該推特。Decawave是目前已知唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片廠商。他們提供低成本的芯片出售，零售價格在幾美元。
相比RFID 、Wi-Fi和藍牙定位技術(shù)，UWB具有如下優(yōu)勢：
1）抗多徑能力強，定位精度高：帶寬決定了信號在多徑環(huán)境下的距離分辨能力（成正比關(guān)系）。UWB的帶寬很寬，多徑分辨能力強，能夠分辨并剔除大部分多徑干擾信號的影響，得到精度很高的定位結(jié)果。UWB可以在距離分辨能力上高于其他傳統(tǒng)系統(tǒng)，復雜環(huán)境下其精度甚至可以達到Wi-Fi、藍牙等傳統(tǒng)系統(tǒng)的百倍以上。
2）時間戳精度高：超寬帶脈沖信號的帶寬在納秒級，由定時來計算位置時，引入的誤差通常小于幾厘米。
3）電磁兼容性強：UWB的發(fā)射功率低，信號帶寬寬，能夠很好地隱蔽在其它類型信號和環(huán)境噪聲之中，傳統(tǒng)的接收機無法識別和接收，必須采用與發(fā)射端一致的擴頻碼脈沖序列才能進行解調(diào)，所以不會對其他通信業(yè)務(wù)造成干擾，同時也能夠避免其他通信設(shè)備對其造成干擾。
4）能效較高：UWB具有500MHz以上的射頻帶寬，能夠提供極大的擴頻增益，使得UWB通信系統(tǒng)能效較高。這意味著對于電池供電設(shè)備，系統(tǒng)的工作時間可以大大延長，或是同樣發(fā)射功率限制下，覆蓋范圍比傳統(tǒng)技術(shù)大得多。通常在短距離應(yīng)用中，UWB發(fā)射機的發(fā)射功率普遍低于1mW；在長距離應(yīng)用中，不需要額外的功率放大器即可達到200米的距離，同時實現(xiàn)6.8Mbps的空中速率。
基于上述技術(shù)優(yōu)勢，采用UWB技術(shù)能夠構(gòu)成高精度的室內(nèi)定位系統(tǒng)。在應(yīng)用過程中，UWB的優(yōu)勢逐漸顯示出來，已成為高精度室內(nèi)定位技術(shù)中最有前景的技術(shù)。
UWB技術(shù)在蘋果手機上實現(xiàn)了以下功能：
A. AirDrop。iPhone 上的AirDrop多了一項新功能，可以更具距離給周圍的人排序，這樣用戶可以選擇最近的人來傳輸數(shù)據(jù)。
B. 實時定位（Real-time Location）。在沒有GPS的場合，例如機場的地下停車場，UWB可以幫助定位，用戶可以分享給網(wǎng)約車司機，告知自己的實時位置，這樣幫助司機找到乘客。
C. 車鑰匙（CarKey）。蘋果在iOS14中推出CarKey功能，通過手機分享汽車鑰匙給親友，最初的合作伙伴是寶馬，這其中就使用了超寬帶UWB技術(shù)。
D．安全門禁Access and Security。當你靠近家門或者地鐵閘口時，嵌有UWB芯片的門禁可以感知到人的靠近，并自動開門，用戶不需要做任何動作。UWB獨特的ToF原理保證了安全的同時，也使得開門動作變得安全，不用擔心無線信號被黑。
E．環(huán)境感知Spatial Context。用戶隨身攜帶嵌入UWB的裝置，比如智能手機，進入房間后會被其他智能硬件感知，從而自動進行個性化服務(wù)，比如設(shè)置空調(diào)溫度、燈光亮度、燈光顏色、背景音樂。
F．萬能遙控Point and Control。智能家電中可以加入UWB芯片，當手機或萬能遙控器指向它們的時候，軟件動態(tài)顯示智能家電的信息或者控制點。
G．物件追蹤Location Trackers。有報道說蘋果計劃今年上半年發(fā)布一種新的小型外設(shè)AirTags，具備UWB無線功能，貼在物體如手機、錢包、鑰匙等物體上，通過手機上的Find My應(yīng)用可以很方便找到。
結(jié)合小米自研的天線排列及算法，通過魔改小米10系列手機及一系列智能設(shè)備，小米已經(jīng)實現(xiàn)厘米級定位和±3°的角度測量精度，并推出了“一指操控”和“一指投送”兩大創(chuàng)新功能。
一指操控：拿起手機，對準智能設(shè)備，自動彈出操控界面。打開電視、臺燈調(diào)色、選歌及查看歌詞，一指即可到位。一指投送：在手機的任何界面下，對準智能設(shè)備進行手勢操作，即可自動將當前屏幕投送至小米電視、觸屏音箱.小米筆記本等智能設(shè)備。不久之后，甚至連“指”都可以省略，做到無感聯(lián)動。靠近車門，口袋中的手機自動幫你解除門鎖；通過閘機，手機自動刷卡順暢通行。這一切都將伴隨小米UWB技術(shù)的落地陸續(xù)實現(xiàn)。
對于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)來說。要實現(xiàn)更好的空間感知和各種應(yīng)用，需要應(yīng)用生態(tài)的支持。為了構(gòu)建整個應(yīng)用生態(tài)，不僅需要共同遵循的標準，不同廠家設(shè)備需要能實現(xiàn)互操作、互兼容。
去年8月，由恩智浦、三星、博世、索尼等公司組建了FiRa聯(lián)盟，旨在利用超寬帶（UWB）技術(shù)推動用戶無縫體驗，旨在發(fā)展UWB生態(tài)系統(tǒng)，UWB今后有望像藍牙、GPS一樣成為標配。小米則在今年3月前加入了該聯(lián)盟，一同加入的中國企業(yè)還有OPPO和蘋果手機UWB供應(yīng)商浩云科技。
RFID、視頻識別、生物識別是目前物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)采用的主要幾種識別技術(shù)。視頻識別需要依賴具備人工智能的先進攝像系統(tǒng)，生物識別主要用于不同個體的人，它們在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中都有一定的局限性。
RFID是目前在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用最普及的識別技術(shù)，按頻率劃分主要分為：LF：125 KHz～135KHz；HF：13.56MHz；UHF：860MHz～960MHz；MW：2.45 GHz；混頻：134.2KHz和430MHz相混合等頻段，而UWB所占帶寬非常寬，從3G到10Ghz，頻率也要高得多。RFID不太適合于移動性物體定位，而且RFID讀卡器安裝的普及程度遠遠無法和智能手機相比較。因此支持UWB技術(shù)的手機的普及對于實現(xiàn)萬人互聯(lián)和對室內(nèi)設(shè)備的智能控制有很好的發(fā)展前景。
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