什么是UWB？

本月中旬的蘋果秋季新品發(fā)布會上，在HomePod mini的使用場景展示中，蘋果運用了一種全新的控制交互方案：使用iPhone對準(zhǔn)HomePod mini，手機屏幕就自動彈出音樂控制頁面。

而稍早前，另一家智能設(shè)備制造廠商小米也公布了類似的技術(shù)方案，在官方提供的演示視頻中可以看到，隨著手機指向的不同，分別可以控制不同方位的智能家電設(shè)備。頗有一些武俠小說中“一指禪”指哪打哪的味道。

這里兩家用到的，就是名為“UWB”的技術(shù)。

UWB（Ultra Wide Band），即超寬帶通信，最主要的特征是相較于現(xiàn)存的窄帶通信系統(tǒng)（包括802.11系列、2/3/4G和5G中的sub 6G），其擁有較寬的帶寬。通常意義上，如果一個無線電系統(tǒng)擁有超過中心頻率20%的相對帶寬，或者擁有500MHz以上的絕對帶寬，我們稱之為UWB無線電系統(tǒng)。

FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）為 UWB 分配了 3.1～10.6 GHz 共 7.5 GHz 頻帶，還對其輻射功率做出了比 FCC Part15.209 更為嚴(yán)格的限制，將其限定在 - 41.3dBm 頻帶內(nèi)。由于UWB具有強大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢，同時受發(fā)射功率的限制，在短距離范圍內(nèi)提供高速無線數(shù)據(jù)傳輸將是UWB的重要應(yīng)用領(lǐng)域，如當(dāng)前WLAN和WPAN的各種應(yīng)用。

更關(guān)鍵的是，UWB系統(tǒng)所采用的窄脈沖和高頻帶特性，使得其在定位精度上有天然的優(yōu)勢。通常情況下，在一個定位系統(tǒng)里，距離分辨率與脈沖寬度成正相關(guān)：脈沖寬度越窄，距離分辨率越小，可以分辨的兩點就越近，精度就越高。

這種差距有多大呢？一般來說，如果WiFi的定位精度是m級，而UWB系統(tǒng)則能夠做到cm級。

事實上，在小米公布的名為“一指連”的UWB技術(shù)方案中，官方表示其定位精度為cm級，能夠達到±3度的角度測量精度。這就讓其能夠在室內(nèi)空間實現(xiàn)精準(zhǔn)的定位，成為真正的“室內(nèi)GPS”：當(dāng)手機指向智能設(shè)備，控制卡片就能自動彈出，能夠直接進行操控。

利用UWB技術(shù)，手機和智能設(shè)備不僅可以感知自己的位置，還可以感知周邊其他手機或設(shè)備的位置。前提是，設(shè)備與設(shè)備之間都要內(nèi)置類似蘋果的U1芯片這樣的專門的UWB芯片。基于這樣的能力，智能手機和智能設(shè)備制造商們其實就能夠開發(fā)出更加智能、人性化的應(yīng)用場景。

典型的例子還是蘋果在去年推出的搭載了UWB芯片的iPhone11系列，利用UWB的高精度定位優(yōu)勢，iPhone11能夠?qū)崿F(xiàn)AirDrop（即隔空投送）的輔助，能夠精準(zhǔn)定位數(shù)據(jù)傳輸對象。手機可以選擇最近的人來傳輸數(shù)據(jù)。

如此一來，iPhone11傳輸數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和便捷性大大提高。尤其是在公共場合，之前如果你需要利用AirDrop傳照片或者文件給其他人，就需要先進行搜索，在列表中找到對應(yīng)的人的ID，然后進行傳輸。但現(xiàn)在你只需要將手機對準(zhǔn)、靠近你需要傳輸?shù)膶ο?，手機檢測到你們的相對距離之后，自動就會將其排到首位。幫你省去了查找、選擇ID的過程。

可開發(fā)的類似場景其實還有很多，比如自動開門鎖、自動過閘機刷卡、自動智能支付等等，現(xiàn)在很多智能手機具備的便捷功能，以后甚至連掏出手機這個動作都省去了。

最大的優(yōu)勢：空間感知

從根本來看，UWB技術(shù)最大的優(yōu)勢其實就是給設(shè)備帶來了“空間感知”能力。

這有點類似于當(dāng)年的“智能手機”和“非智能手機”之間的差別。智能手機相較于傳統(tǒng)手機，除了更強的性能和更大的屏幕之外，還加入了陀螺儀、壓力計、重力傳感器、高精度攝像頭等等一系列復(fù)雜的傳感器，并基于這些傳感器獲取的數(shù)據(jù)，建立起了智能手機對于環(huán)境和態(tài)勢的感知能力。

當(dāng)你使用智能手機玩賽車游戲的時候，傾斜手機，手機中的陀螺儀就能夠感知到傾斜角度，然后游戲中的車子就能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。使用手機的GPS，你也可以導(dǎo)航、打車、點外賣，這些能力其實就是智能手機真正“智能”的地方。

同樣的道理，UWB其實也在定位、控制技術(shù)上相較于當(dāng)前的方案，顯得更“聰明”。尤其是在當(dāng)前比較普及的智能家居領(lǐng)域，往往需要智能手機這樣的核心中樞設(shè)備作為整個IoT網(wǎng)絡(luò)的控制中樞。要做到中心設(shè)備和其他設(shè)備之間的連接和控制，目前普遍的方案無非三種：藍(lán)牙、NFC以及WiFi。

但以上三種技術(shù)并不具備空間感知能力。對于設(shè)備來說，它們只有信號強弱，而沒有位置和距離的概念（這種說法并不準(zhǔn)確，嚴(yán)格意義上應(yīng)該是沒有精確距離的概念）。

拿當(dāng)前國內(nèi)的米家生態(tài)舉例。如果我們要使用手機控制家里的某款智能設(shè)備，通常的辦法有兩種：語音喚醒小愛同學(xué)，或者是打開米家APP找到這款設(shè)備，然后進行操作。

而在UWB技術(shù)方案的輔助下，這樣的操作就變得更為便捷。就如同小米之前演示的那樣，如果你需要操控電視，你就對準(zhǔn)電視;想要操控風(fēng)扇，就對準(zhǔn)風(fēng)扇。手機會根據(jù)你指向的設(shè)備不同，而自動彈出相應(yīng)的控制面板，直接就能夠進行功能操控。

可別小看了這種便利性的提升。事實上，近些年基于AI語音技術(shù)以及AioT能力的智能音箱等設(shè)備之所以能夠在智能設(shè)備中硬生生開辟一片市場空間，語音交互的便利性優(yōu)勢功不可沒。而語音交互的準(zhǔn)確性和便利性，與UWB相比又有一定的劣勢。

未來廣泛的應(yīng)用前景

短期來看，UWB技術(shù)應(yīng)該會在智能手機行業(yè)鋪開。今年蘋果發(fā)布的新品，如iPhone12系列、HomePod mini、Apple Watch 6等都加入了UWB技術(shù)的支持。三星全新的Note20系列也加入了UWB技術(shù)（不過貌似三星還暫時沒有做針對性的功能和場景應(yīng)用開發(fā)？）。兩家巨頭的示范效應(yīng)，對于技術(shù)的普及有著不小的推動作用。

至于國內(nèi)的巨頭們，目前雖然還沒有相關(guān)的產(chǎn)品發(fā)布，但正如前面所說，小米其實已經(jīng)公布了自家的UWB技術(shù)，距離真正面向消費市場的產(chǎn)品出現(xiàn)可能并不會遙遠(yuǎn)。小米熱衷于這項技術(shù)的原因很簡單，因為其擁有行業(yè)TOP級的米家智能生態(tài)，其對于UWB技術(shù)所帶來的場景體驗的改善有著比較迫切的需求。

而和小米情況類似的，還有另一家巨頭華為，其同樣擁有龐大且完善的IoT智能生態(tài)。就近兩年華為對于所謂的“1+8+N”全場景智慧生態(tài)的重視程度來看，其也有理由去推動UWB技術(shù)普及和場景探索。甚至可以猜測，后續(xù)的Mate40系列有可能就會搭載UWB技術(shù)。

除了智能手機行業(yè)之外，汽車領(lǐng)域UWB技術(shù)也有廣泛的應(yīng)用前景。蘋果在iOS14中推出CarKey功能，用iPhone或Apple Watch 就可以實現(xiàn)解鎖車輛、啟動引擎，還能把它分享給最多5個用戶，共享你的用車權(quán)限。而作為主用戶，你可以通過iPhone來控制其他用戶的使用權(quán)限，比如限制其最高車速、發(fā)動機功率、音響系統(tǒng)音量等等。目前這套方案的合作車商是BMW，其中就使用了超寬帶UWB技術(shù)。

而在自動駕駛領(lǐng)域，利用超寬帶UWB技術(shù)高精度的室內(nèi)定位特性，也能夠為當(dāng)前的自動駕駛技術(shù)提供更加精準(zhǔn)的輔助。比如借助UWB技術(shù)，能夠在光線、GPS信號較弱的車庫、隧道等場景，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的輔助駕駛、自動泊車等功能。

基于UWB技術(shù)在未來的全面普及，我們大致可以暢想一下未來的真正的IoT智慧生活：下班之后，人到車庫車門自動打開，回家的路上汽車全程自動駕駛。到家之后，智能門鎖感應(yīng)到位置自動打開?；丶抑螅依锏目照{(diào)、電視、窗簾、熱水器等智能設(shè)備自動打開，整個過程你都無須干預(yù)和操作任何設(shè)備。這才是更加便利、智能的智慧生活。

因為你家的設(shè)備已經(jīng)“知道”：主人已經(jīng)回來了。