UWB，我們不一樣

2024-11-23 15:51| 發(fā)布者: admin| 查看: 96| 評(píng)論: 0

摘要: 文 | 步日欣無線通信技術(shù)百花齊放，藍(lán)牙5.2，WiFi-6，NFC，Cat.1，6G星鏈……但毫無疑問的，隨著蘋果翻牌UWB，將UWB技術(shù)植入到iPhone以后，業(yè)界對(duì)于UWB的未來，充滿了無限的期待。2019年9月11日，蘋果發(fā)布iPhone 11 ...

文 | 步日欣

UWB，我們不一樣

無線通信技術(shù)百花齊放，藍(lán)牙5.2，WiFi-6，NFC，Cat.1，6G星鏈……但毫無疑問的，隨著蘋果翻牌UWB，將UWB技術(shù)植入到iPhone以后，業(yè)界對(duì)于UWB的未來，充滿了無限的期待。

UWB，我們不一樣

2019年9月11日，蘋果發(fā)布iPhone 11，首次內(nèi)置了UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）技術(shù)，作為新一代蘋果手機(jī)的亮點(diǎn)功能，備受市場(chǎng)矚目。

雖然UWB生態(tài)還處于形成初期，但毫無疑問，蘋果對(duì)UWB寄予厚望，因?yàn)閁WB不但可以提供短距離高速數(shù)據(jù)傳輸，還可以實(shí)現(xiàn)精確位置定位。

未來，蘋果有可能借助UWB技術(shù)，構(gòu)筑一個(gè)以iPhone為中心的智能硬件生態(tài)，將iPhone作為一個(gè)控制中心，實(shí)現(xiàn)與所有支持UWB的智能硬件互聯(lián)互通，比如VR眼鏡數(shù)據(jù)傳輸，比如智能家居控制，比如汽車控制，比如智能物品追蹤等等。

蘋果在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的風(fēng)潮引領(lǐng)地位不容小覷，如同一只點(diǎn)石成金的金手指，從iMac到iPod，從iPhone到iWatch，從觸控大屏、指紋識(shí)別到3D人臉感測(cè)，無一不彰顯蘋果在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的風(fēng)尚標(biāo)作用。

特別是蘋果推出AirPods耳機(jī)后，引發(fā)了全球TWS耳機(jī)熱潮。但TWS耳機(jī)過于小巧，很容易丟失，也許是基于這個(gè)原因，蘋果推出了UWB，可以實(shí)現(xiàn)AirPods耳機(jī)物品遺失追蹤功能？

除了蘋果之外，業(yè)界很多頭部企業(yè)也積極參與到UWB產(chǎn)業(yè)鏈之中。

2019年8月1日，恩智浦、三星、索尼、博世、 ASSA ABLOY（門鎖）、HID Global（門禁）等組建了FiRa聯(lián)盟，參與廠商涵蓋UWB芯片、設(shè)備和應(yīng)用解決方案商，旨在利用UWB技術(shù)推動(dòng)用戶無縫體驗(yàn)、形成互聯(lián)互通生態(tài)。

在應(yīng)用落地方面，恩智浦與大眾汽車聯(lián)手展示了UWB技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，推出了Arteon概念車型，內(nèi)置UWB模塊，提供包括車輛防盜保護(hù)、無感車鑰匙、無感通行等方面的應(yīng)用。

UWB，我們不一樣

圖片來源：NXP官網(wǎng)

同時(shí)，F(xiàn)iRa聯(lián)盟會(huì)員的Logo墻上，也出現(xiàn)了不少的中國面孔，小米、清研訊科、浩云科技（300448）、精位科技、OPPO、唐恩科技、中電昆辰、沃旭通訊、聯(lián)睿電子、四相致新恒高、中國信通院，代表著中國參與UWB的新勢(shì)力。

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按這個(gè)節(jié)奏下去，像藍(lán)牙、WiFi、GPS一樣，UWB也許很快成為大部分智能終端設(shè)備的標(biāo)配。

UWB作為一個(gè)“古老”的技術(shù)，為什么突然變得這么香？

筆者作為國內(nèi)最早接觸UWB的一批從業(yè)人員之一，起源于WiMedia聯(lián)盟的合作，那還是十幾年前的事情，當(dāng)時(shí)提起UWB，主要還是短距離高速數(shù)據(jù)傳輸功能，沒有位置定位什么事兒。

跟WiMedia聯(lián)盟的業(yè)務(wù)合作，也僅僅局限在在國內(nèi)辦辦峰會(huì)，做一下產(chǎn)業(yè)推廣，給一個(gè)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展烘托一下氣氛而已。

這已經(jīng)是差不多12年前的事情了。但實(shí)際上，追溯UWB技術(shù)的歷史，還更長久。

UWB技術(shù)誕生于1960年代，應(yīng)用一直局限于軍事、雷達(dá)定位及測(cè)距等方面。直到2002年，UWB才獲得FCC批準(zhǔn)，用于民用和商用通信。

別的主流無線通信技術(shù)，說實(shí)話，都是換湯不換藥，都是利用各種編解碼、調(diào)制解調(diào)、信道利用等底層通信技術(shù)，達(dá)到功耗、通信距離、傳輸速率等參數(shù)指標(biāo)之間的平衡。而且都是將數(shù)據(jù)調(diào)制加載到高頻的載波上面，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離高速傳輸。

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但UWB不一樣。

UWB技術(shù)是一種新型的無線通信技術(shù)，它通過對(duì)納秒級(jí)的沖激脈沖進(jìn)行直接調(diào)制，使數(shù)據(jù)傳輸速率具有百M(fèi)Hz至GHz量級(jí)的帶寬。

也就是說，別的無線通信技術(shù)都需要用載波實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，而UWB是直接通過信號(hào)脈沖實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，每個(gè)信號(hào)脈沖時(shí)間極短，只有納秒級(jí)，那傳輸帶寬可不就輕輕松松達(dá)到百兆了么？

形象來說，你向張三要幾塊磚：

張三看了看你，不說話，直接拋過來了100塊磚頭，這是UWB無線超寬帶。

張三看了看你，把100塊磚打包，用小推車給你推過來了，這是主流的無線通信技術(shù)。

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因此，UWB具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、消耗電能小、發(fā)送功率小以及高安全性等諸多優(yōu)勢(shì)，但也顯而易見的，靠脈沖傳播，傳輸距離受限，只能提供十幾米以內(nèi)的近距離傳輸。

關(guān)于扔板磚的案例，主要體現(xiàn)了UWB技術(shù)的“高速數(shù)據(jù)傳輸”的性能，而UWB的另一個(gè)特性是特別適合于測(cè)距和位置定位。

測(cè)距和位置定位，二者是不可分割的。要確定位置，和標(biāo)定點(diǎn)之間的距離是必不可少的參數(shù)之一，我們經(jīng)常所說的“三點(diǎn)確定位置”，就是這個(gè)道理，但是這個(gè)位置定位，僅僅局限在二維空間。

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UWB通過脈沖數(shù)據(jù)，TOF（Time of flight，飛行時(shí)間）原理，來計(jì)算定位基站和移動(dòng)設(shè)備之間的距離，進(jìn)而通過多組定位基站和移動(dòng)設(shè)備之間的距離，計(jì)算移動(dòng)設(shè)備的空間位置（TDOA法，Time Difference Of Arrival）。

TDOA定位法的原理非常簡單，高中數(shù)學(xué)的范疇，我們知道，如果知道了移動(dòng)設(shè)備與兩個(gè)基站的距離差，那么這個(gè)移動(dòng)設(shè)備必然位于以這兩個(gè)基站為焦點(diǎn)的一條雙曲線上。

通過測(cè)量定位信號(hào)從定位基站傳播到移動(dòng)設(shè)備的時(shí)間差，進(jìn)而確定距離差，由距離差可以得到一條以這兩個(gè)基站為焦點(diǎn)的雙曲線。如果能測(cè)量到多組TDOA值，那么便可以得到多條雙曲線，多條雙曲線的交點(diǎn)即為移動(dòng)設(shè)備的估計(jì)位置。

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任何一種技術(shù)都只是理論，只有付諸應(yīng)用，才能真正體現(xiàn)其生命力。

籠統(tǒng)來看， UWB性能主要體現(xiàn)在高速數(shù)據(jù)傳輸和位置定位兩方面。功能主要包括設(shè)備之間數(shù)據(jù)交互、自動(dòng)訪問控制、位置定位服務(wù)，應(yīng)用場(chǎng)景主要包括消費(fèi)電子、AR/VR、家居、工廠、停車、精準(zhǔn)營銷、醫(yī)院、V2X等。

從FiRa聯(lián)盟對(duì)UWB技術(shù)的應(yīng)用規(guī)劃來看，UWB應(yīng)用主要適用于三大場(chǎng)景，出入管理、位置服務(wù)和設(shè)備間交流。

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圖片來源：FiRa官網(wǎng)

三大應(yīng)用場(chǎng)景主要針對(duì)智能家居和智能辦公、智慧城市、智慧交通、消費(fèi)電子、新零售、消費(fèi)和醫(yī)療等領(lǐng)域。

無障礙出入管理（Hands-Free Access Control）是利用UWB技術(shù)，實(shí)現(xiàn)出入門禁管理，當(dāng)人物靠近門禁時(shí)，自動(dòng)感應(yīng)、識(shí)別完成解鎖，替代傳統(tǒng)需互動(dòng)接觸的指紋、密碼的應(yīng)用場(chǎng)景；

位置服務(wù)（Location-Based Services）是基于UWB在多重路徑下高穿透力的穩(wěn)定傳輸性能，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精準(zhǔn)定位和大數(shù)據(jù)分析；

設(shè)備互聯(lián)互通（P2P Applications）則主要用于設(shè)備之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，如視頻電話會(huì)議、自動(dòng)駕駛V2X、AR/VR游戲、遠(yuǎn)程支付等。

從前面看到，F(xiàn)iRa聯(lián)盟中，中國企業(yè)參與度較高，已經(jīng)形成了從芯片到應(yīng)用解決方案的小生態(tài)，具體產(chǎn)業(yè)鏈公司包括：（如有遺漏，請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系增補(bǔ)）

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作者簡介：步日欣

創(chuàng)道投資咨詢創(chuàng)始人，北京郵電大學(xué)創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師、經(jīng)管學(xué)院特聘導(dǎo)師、天津市集成電路產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)顧問、北京芯合匯集成電路產(chǎn)業(yè)平臺(tái)顧問、威海雙創(chuàng)街創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師。電子工程本科、計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位，具有證券從業(yè)資格、基金從業(yè)資格、通過CFA LII考試，先后就職于亞信咨詢、中科院賽新資本、東旭集團(tuán)金控集團(tuán)等，擁有IT研發(fā)、咨詢、投融資十五年以上經(jīng)驗(yàn)，關(guān)注投資領(lǐng)域?yàn)槿斯ぶ悄堋⑽锫?lián)網(wǎng)、集成電路、智能制造、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等。

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