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能無感開鎖、蘋果/谷歌/小米都在用的UWB定位技術,究竟是什麼?

作者:智能門鎖研究Pro

智能化時代,連接配接讓裝置更“聰明”。以智能鎖為例,連接配接網絡後,能實作門鎖狀态推送、遠端APP智控等功能。将其放到全屋智能中,還能連接配接其他單品,實作一鍵關聯。

精準的連接配接,離不開精準的定位。提到定位技術,許多人會想到GPS衛星導航,但GPS主要應用于戶外,且在室内時,因為房屋的阻隔,傳輸穩定性大受幹擾,經常沒信号。是以,基于室内應用場景的定位連接配接技術逐漸發展起來。

目前行業應用比較普遍的室内定位技術是藍牙、WiFi等,本文将介紹一種近年來比較熱門的室内定位連接配接技術——UWB。該技術賽道有諸多知名選手,例如蘋果、谷歌、三星、oppo、小米等,并推出了許多智能産品。據悉,智能鎖行業的一些頭部企業,也在探索UWB的應用。

“指哪打哪”

UWB室内定位技術

UWB全稱Ultra Wide-Band,即超寬帶,是一種利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸資料的無線載波通信技術。UWB的帶寬極寬,不會幹擾窄帶、寬帶工作,相當于開辟了新的無線通信資源。

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UWB定位技術主要原理是,采用的是TOF(飛行時差)測距,利用信号在兩個收發機之間飛行時間來測量節點間的距離。通過室内布置數個已知坐标的定位基站,需要定位的人員攜帶定位标簽,标簽按照一定的頻率發射脈沖,不斷和幾個基站進行測距,通過一定的精确算法定出标簽的位置。原理示意圖如下:

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通俗的講,就是在裝置裡内置UWB晶片,而使用者隻需要帶着定位标簽(例如手機),就能定位産品,并實作諸多功能。

舉個案例,2020年,小米首次對外公布了自家基于 UWB 技術打造的「 一指連 」技術,在官宣的時候,還展示了其控制米家生态産品的示範,如下:

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▲一指連控制電視

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▲一指連控制風扇

從上面可以看出,當手機轉向風扇的時候,自動彈出了控制界面。這種互動模式,省去打開手機,選擇APP,選擇産品等諸多中間步驟,非常友善。上面這個圖檔形象展示了UWB的一系列作用——測距、定位、身份識别、控制等。

UWB的特點,使得其也被應用于安防領域。2022年年底,三星與Zigbang聯手推出了一款采用超寬頻(UWB)晶片的智能門鎖。該門鎖可以感應手機上三星錢包裡的數字家庭鑰匙,使用者不需要在門鎖上輸入密碼、也不要打開手機應用,當手機接近門鎖時,就會自動開鎖。

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除了三星之外,業内還有一些頭部品牌,也在探索UWB在門鎖上的應用。

UWB的前世今生

目前比較主流的室内定位技術,主要是藍牙、WIFI,UWB雖然早在20世紀60年代就誕生了,但最初主要用于雷達、低截獲率/低偵測率等軍事領域,直到2022年左右,美國聯邦通信委員開始準許其進入民用範圍。

相比藍牙和WIFI,UWB技術擁有定位精度高、傳輸速度快、傳輸距離遠、系統簡單等特點。即便如此,藍牙、WIFI因為發展時間長、成本低等優勢,仍然是大多數品牌的選擇,是以,UWB和藍牙、WIFI的關系,或将不是取代的關系,而是共存。

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▲UWB與其他無線通訊技術對比

UWB的時間戳測距原理使得UWB幾乎不可能通過被截獲複制的方法僞造出自己的位置,是以近年來,被應用到許多行業。

智能家居領域,随着全屋智能的普及,精确的定位能提供更優秀的體驗和關聯能力,而UWB厘米級的精度,比藍牙和WiFi要高很多。

其次就是手機等消費電子領域,蘋果的iphone11、AirTag(防丢神器)、Airpods二代耳機;最後就是汽車領域,基于UWB技術,可以遠端控制自動上鎖、自動駕駛、發動機啟停以及定位等等;安防領域,POS終端、智能門鎖等等。

能無感開鎖、蘋果/谷歌/小米都在用的UWB定位技術,究竟是什麼?

▲搭載UWB技術的蘋果11

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▲搭載UWB技術的汽車數字鑰匙

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▲蘋果Airpods

按照UWB功能來區分,定位功能主要涉及隧道,化工廠,電廠,變電站,公檢法,高鐵站,飛機場,工廠,倉儲物流等。解鎖主要用于汽車、智能門鎖、物件标等。

企業方面,全球及國内UWB知名方案商主要有NXP、Decawave(Qooroo)、Pozyx、沃旭、SnailTech、ANO TC以及科創物聯等。

結語

2023年二月十五日,國家建設部新聞釋出會公布資料,大陸已建成住房總數突破六億。從數字可以感受到,僅室内這一項,市場需求就非常龐大。技術方面,相比目前比較普及的藍牙、WIFI,UWB的優勢也非常有優勢;應用方面,目前入局的均是國内外比較知名的大廠,可以感受到,UWB的前景非常廣闊。

但是,與國外相比,國内UWB技術的發展落後于國外,設計、成熟的方案比價少,且消費需求還未徹底放開。但是,從國内廠商推出的相關産品來看,UWB産品的體驗比較出色。未來,随着物聯網的發展,UWB将與智能場景産生更深度的融合,未來可期。

特别鳴謝:

感謝捷揚微電子鐘總、緣成科技鄧總對本文提供的技術支援。

本文封面及正文圖檔來自網絡。

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