小米最近爆火的UWB技術(shù)，并非新鮮事兒還能干什么？

將手機(jī)指向電扇，手機(jī)就會(huì)彈出快捷控制卡片，一鍵開(kāi)啟電扇

將手機(jī)指向電視，手機(jī)就變成電視遙控器，還能一鍵投屏

沒(méi)錯(cuò)，這個(gè) UWB，就是去年 9 月 11 日蘋(píng)果發(fā)布 iPhone11 的時(shí)候，同步推出的那個(gè) UWB。

當(dāng)時(shí)，iPhone11 全系搭載了支持 UWB 技術(shù)的 U1 芯片。

蘋(píng)果曾經(jīng)表示，U1 芯片將顯著提升蘋(píng)果 iPhone 手機(jī)的空間感知（Spatial Awareness）能力。通過(guò) Airdrop（隔空投送）應(yīng)用，蘋(píng)果還展示了基于 UWB 技術(shù)的快速文件分享。

就在上個(gè)月蘋(píng)果秋季發(fā)布會(huì)的時(shí)候，也曾透露，蘋(píng)果的 Apple Watch Series 6 將搭載 U1 芯片和超寬帶天線，以實(shí)現(xiàn)空間感知能力。

那么問(wèn)題來(lái)了，什么是空間感知能力？UWB 到底是什么技術(shù)？除了空間感知，UWB 還能干些什么？

通過(guò)本文，小棗君將一一為你揭曉這些問(wèn)題的答案。

什么是空間感知能力?????

小米的空間感知

厘米級(jí)定位能力

說(shuō)到定位，相信大家都很熟悉。我們經(jīng)常會(huì)使用例如百度地圖這樣的 APP，里面就有定位和導(dǎo)航的服務(wù)。

定位服務(wù)幫助我們掌握位置信息，指示方向，增加自身的安全感和掌控感，給我們的工作生活帶來(lái)了很大的便利。

我們現(xiàn)在最常用的定位技術(shù)，是衛(wèi)星定位。

然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，室內(nèi)定位的業(yè)務(wù)場(chǎng)景卻越來(lái)越多，用戶對(duì)室內(nèi)定位的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。例如地下車(chē)庫(kù)導(dǎo)航、商場(chǎng)尋找店鋪或同伴，甚至兒童走失尋回。

于是，一些人開(kāi)始嘗試?yán)酶鞣N短距離通信技術(shù)，開(kāi)發(fā)高精度的室內(nèi)定位系統(tǒng)，用于迎合用戶需求，賺小錢(qián)錢(qián)?？晒┻x擇的技術(shù)，就包括 Wi-Fi，藍(lán)牙，UWB 等。

什么是 UWB?????

Wi-Fi 和藍(lán)牙大家都比較熟悉。UWB 是什么呢？

UWB，就是 Ultra Wideband，超寬帶技術(shù)。它源于 20 世紀(jì) 60 年代興起的脈沖通信技術(shù)。

了解通信的同學(xué)都知道，一般的通信體制都是利用一個(gè)高頻載波來(lái)調(diào)制一個(gè)窄帶信號(hào)，通信信號(hào)的實(shí)際占用帶寬并不高。

而 UWB 不同于傳統(tǒng)的通信技術(shù)，它通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或微秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸的。由于脈沖時(shí)間寬度極短，因此可以實(shí)現(xiàn)頻譜上的超寬帶：使用的帶寬在 500MHz 以上。

由于 UWB 脈沖的時(shí)間寬度極短，因此也可以采用高精度定時(shí)來(lái)進(jìn)行距離測(cè)算。

相比 Wi-Fi 和藍(lán)牙定位技術(shù)，UWB 具有如下優(yōu)勢(shì)：?

1）抗多徑能力強(qiáng)，定位精度高：帶寬決定了信號(hào)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(qiáng)，能夠分辨并剔除大部分多徑干擾信號(hào)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(fù)雜環(huán)境下其精度甚至可以達(dá)到 Wi-Fi、藍(lán)牙等傳統(tǒng)系統(tǒng)的百倍以上。

2）時(shí)間戳精度高：超寬帶脈沖信號(hào)的帶寬在納秒級(jí)，由定時(shí)來(lái)計(jì)算位置時(shí)，引入的誤差通常小于幾厘米。?

3）電磁兼容性強(qiáng)：UWB 的發(fā)射功率低，信號(hào)帶寬寬，能夠很好地隱蔽在其它類(lèi)型信號(hào)和環(huán)境噪聲之中，傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法識(shí)別和接收，必須采用與發(fā)射端一致的擴(kuò)頻碼脈沖序列才能進(jìn)行解調(diào)，所以不會(huì)對(duì)其他通信業(yè)務(wù)造成干擾，同時(shí)也能夠避免其他通信設(shè)備對(duì)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(kuò)頻增益，使得 UWB 通信系統(tǒng)能效較高。這意味著對(duì)于電池供電設(shè)備，系統(tǒng)的工作時(shí)間可以大大延長(zhǎng)，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(jī)的發(fā)射功率普遍低于 1mW；在長(zhǎng)距離應(yīng)用中，不需要額外的功率放大器即可達(dá)到 200 米的距離，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 6.8Mbps 的空中速率。

基于上述技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用 UWB 能夠構(gòu)成高精度的室內(nèi)定位系統(tǒng)。

UWB 和其它定位技術(shù)的對(duì)比

目前，常用的 UWB 測(cè)距方法有三種，分別是：

（1）TOF（Time of flight）：通過(guò)測(cè)量 UWB 信號(hào)在基站與標(biāo)簽之間飛行的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距。

（2）TDOA（Time Difference of Arrival）：利用 UWB 信號(hào)由標(biāo)簽到達(dá)各個(gè)基站的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行定位。

（3）PDOA（Phase Difference Of Arrival）：利用到達(dá)角相位來(lái)測(cè)量基站與標(biāo)簽之間方位關(guān)系。

此后，UWB 技術(shù)進(jìn)入了高速發(fā)展期，各種技術(shù)方案圍繞著 UWB 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定也展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。

2007 年，IEEE 在 802.15.4a 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì) UWB 技術(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，UWB 的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善。

DW1000 芯片

這些廠商使用了自己的 UWB 解決方案，通常以模組套件的形式推出，但均不支持 IEEE 802.15.4。

要實(shí)現(xiàn)更好的空間感知，需要應(yīng)用生態(tài)的支持。為了構(gòu)建整個(gè)應(yīng)用生態(tài)，不同廠家設(shè)備性需要實(shí)現(xiàn)互操作、互兼容?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)所有廠家設(shè)備都將可能支持 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)。

這些一線廠商的力挺，相信將會(huì)對(duì) UWB 技術(shù)有全面的推動(dòng)作用。UWB 的規(guī)?；逃眠M(jìn)程，有望進(jìn)一步加快。UWB 上下游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟速度，也會(huì)加快。

眾所周知，我們正在加速走向萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代。雖然 5G 是現(xiàn)在的熱門(mén)，但 5G 并不能通吃所有的物聯(lián)場(chǎng)景。以 Wi-Fi 6、藍(lán)牙、UWB 為代表的短距離通信技術(shù)，仍然有很大的發(fā)展空間和市場(chǎng)機(jī)會(huì)。這些技術(shù)可以根據(jù)自身的特點(diǎn)，與細(xì)分物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景緊密結(jié)合，給用戶提供更好的服務(wù)體驗(yàn)。