“一指連”，聽上去很酷，如同以往拿著遙控對準電器產(chǎn)品便可以做一系列的功能操作，只不過在當下遙控已經(jīng)變?yōu)槲覀兊?a target="_blank">手機，而手機對應操作的可以是千千萬萬的智能設備，不僅僅是電視、空調等等。

小米在針對目前智能家居使用痛點和基于對未來萬物互聯(lián)的交互方式的思考推出了一項“創(chuàng)新”功能應用。實際“創(chuàng)新”帶有引號是源于應用是新的，而技術則是誕生已久的UWB（超寬帶通信）。小米依靠UWB技術，能夠令手機與智能設備具有空間的感知能力，通過手機指向設備即可進行操作。

小米“一指連”革新智慧家庭的交互

UWB是何方神圣？我們其實可以理解它與我們?nèi)粘＝佑|的WiFi、藍牙、NFC、4G、5G等一樣，同屬于無線連接技術的一種。因此不只是小米，三星在日前宣布超寬帶（Ultra-Wideband：UWB）的技術是“無線技術的下一件大事”，而其今年8月發(fā)布的Galaxy Note20 Ultra和9月發(fā)布的Galaxy Z Fold2均已經(jīng)支持UWB技術。

不過相比較之下，三星和小米在UWB技術產(chǎn)品導入上均不如蘋果。一年前，蘋果已經(jīng)在iPhone 11系列上植入“U1”的UWB芯片，而來到今年的iPhone 12系列仍然不例外，全系標配UWB芯片，同期發(fā)布的HomPod mini上也加入了UWB芯片。

雖然業(yè)界認為iPhone 11上加入UWB芯片是服務于iOS設備間使用頻率很高的AirDrop功能，其能大幅提升其用戶體驗，但是UWB能做的不僅僅是這樣。隨著UWB生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，蘋果已經(jīng)在手機、音箱、手表上推進UWB連接，未來可能會在電視、手環(huán)、平板等一系列智能設備上推廣開來。毫無疑問蘋果在基于UWB技術打造一套豐富的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

目前UWB最優(yōu)的應用環(huán)境是室內(nèi)或者相對密閉的空間，有著厘米級的定位精度的UWB技術大有用武之地。UWB不僅可以非常精確地進行位置跟蹤，還可以快速地進行數(shù)據(jù)傳輸。

如雷軍所言，UWB技術在消費級別市場的應用創(chuàng)新大幕即將拉開，而“一指連”僅僅是其應用中的一環(huán)?？梢悦鞔_的是，UWB并不是WiFi、藍牙等短距離無線技術的替代者或者革者，其更多是與WiFi、藍牙技術、應用等方面的優(yōu)勢互補，滿足不同場景下無線連接需求，為未來萬物互聯(lián)奉獻自己的力量。

UWB技術優(yōu)劣勢在哪？

UWB是一種低功耗的無線通信和感知技術，與常見的連續(xù)載波寬帶通信方式不同，UWB利用納秒級（0.3ns）的窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，有較為精確的定位與感知能力，可用在無線個人局域網(wǎng)絡、家庭網(wǎng)絡連接、精確定位和短距離雷達等領域。

據(jù)前華為手機美國采購部主管楊如春文章介紹，在著名的Gartner技術炒作曲線里，UWB在2004年炒作周期中達到頂峰，但在2008年后被拋棄。放在那時候，已經(jīng)有一批初創(chuàng)公司因此而倒閉，不過到了2019秋季蘋果在iPhone 11發(fā)布會上，三款新手機均配備一個自研的U1芯片，支持室內(nèi)導航和物件跟蹤服務，市場興趣又重新恢復起來。

UWB從誕生到現(xiàn)在經(jīng)歷了不同的標準演進階段，而不同階段則是決定了其市場應用的方向和接受度。第一代UWB標準的主要組織是WiMedia聯(lián)盟，他們定義UWB為低速率無線個域網(wǎng)（LR-WPAN）的一種物理層實現(xiàn)方式，在IEEE 802.15.4協(xié)議上實現(xiàn)標準化。WiMedia聯(lián)盟2002年成立后推出的第一代標準是802.15.4a，專門為短距無線高速率數(shù)據(jù)傳輸而設計，在2006年完成標準制訂。

可惜的是，UWB當時策略上有失誤，其選擇與WiFi、藍牙、USB爭奪市場。最終由于市場時機、技術復雜度、網(wǎng)速體驗等諸多原因而沒能戰(zhàn)勝WiFi， 在線纜取代上又因為發(fā)熱和價格敗給藍牙和USB，高成本、高功率和缺乏標準化等三個硬傷成為其暫時褪去的原因。

幸好后續(xù)UWB工作小組等組織的專家們一邊繼續(xù)完善802.15.4a，一邊默默的在2018年推出新標準即802.15.4z，將物理層分為高速率和低速率兩個實現(xiàn)方式，并在高速率中加入了定位功能。

正是由于后續(xù)的標準制定更新，UWB對應的市場也有所變化，從而開拓和找準自己的應用領域。從功能來看，UWB有通訊連接和精準測距定位兩項，而后者會是UWB的殺手锏。

據(jù)一名從事UWB技術研發(fā)的人員介紹：“UWB技術有著厘米級的定位精度，這在室內(nèi)密閉以及小范圍的空間非常有用，這是目前WiFi和藍牙等主流無線技術所不具備的能力。基于AOA模式的UWB定位技術方案很便捷，也不需要再額外地鋪設基站，非常適用于消費級應用領域?！?/p>

室內(nèi)環(huán)境下，衛(wèi)星信號會被嚴重干擾，因此GPS或北斗等衛(wèi)星定位方法是不可行的。因此在室內(nèi)或者相對密閉的空間下，其需要一套室內(nèi)的定位體系，常見的室內(nèi)無線定位技術還有：Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波，而UWB會是里面的佼佼者。

“UWB技術區(qū)別于現(xiàn)存的窄帶寬通信系統(tǒng)，擁有500MHz超大帶寬來傳輸信息，將定位精度提高至厘米級別。得益于UWB的超寬帶和窄脈沖特性，空間中極難被攔截?！痹撁鸘WB技術研發(fā)人員補充。

UWB定位的基本原理是飛行時間測算ToF（Time of Flight），這里又有兩種方式，一種是Single Sided，一種是更精確的Double Sided。為了實現(xiàn)始終同步，ToF測距方法采用了時鐘偏移量解決時鐘同步問題。由于ToF測距方法的測距精度容易受兩端節(jié)點中的時鐘偏移量的影響，為了減少此類錯誤的影響，其采用反向測量方法，即遠程節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，本地節(jié)點接收數(shù)據(jù)包，并自動響應。通過平均正向和反向多次測量的平均值，減少對任何時鐘偏移量的影響，從而減少測距誤差。

測距精度的提升有利于室內(nèi)定位精度準確，UWB芯片的定位精度正常情況下可以達到10cm，同時其可探測移動的角度誤差控制在3度以內(nèi)。對比WiFi、藍牙，其定位精度要高出它們好幾個數(shù)量級，可以滿足目前大部分室內(nèi)場景應用的定位需求。

當然技術本身肯定有兩面性的，由于工作頻段較高和大頻寬，如果在室內(nèi)遇到實體墻阻擋，那會使得UWB信號衰減60-70%，定位精度誤差上升30厘米左右，兩堵或者兩堵以上的實體墻遮擋，將使得UWB無法定位。

此外鋼板也會對UWB的脈沖信號吸收嚴重，導致UWB無法定位。玻璃、木板、紙板等則是對UWB定位精度沒太大的影響。

UWB從技術上來看，由于超寬帶使用非常大的無線電頻譜塊在短距離內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。試想一下，其就相當于一個微小的無線電塔，可以同時將數(shù)據(jù)發(fā)送到轉盤的每個電臺，不過因為功率有限，其不會影響到房間外的無線電，而且UWB使用了不會干擾傳統(tǒng)無線電的特殊頻率。

因為各種無線電信號的強度和方向便能確定該信號塔的位置，所以這就是其定位精度高，而且信號干擾低的原因，同時還能夠傳達大量的信息。

簡單來說，UWB設備能夠將探測精度縮小至10厘米以內(nèi)的范圍，此外UWB設備采用的頻率較高，頻帶也更寬，雖然傳輸距離有限，但它幾乎不會對其它無線信號造成影響，且傳輸容量和速率更大。
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