2020到来,UWB焕发生机

标签:恩智浦UWB
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2019年9月,苹果的iPhone11系列的创新之一是首发了UWB技术,用于精准的室内定位和室内导航。接下来三星等手机厂商也计划采用。不仅如此,芯片厂商恩智浦也推出了UWB芯片,除了手机外,还十分看好UWB在汽车、智能家居、工业等应用。为此,恩智浦大中华区销售与市场副总裁钱志军向电子产品世界记者详细介绍了UWB的特点。
 
1 UWB如何应用?
 
在各种无线标准中,恩智浦非常重视UWB。UWB在过去实际上是一个通信协议,多年前UWB还是着重高速数据传输的短距离协议,经过十多年的演进,今天的UWB是基于2ns脉冲的特性,可用于精准定位的应用,该技术可做到约5cm的精准定位并且能测量角度和距离。不管是Wi-Fi定位还是蓝牙定位,甚至是其他任何现有技术,都无法做到这一点。
 
关于UWB在汽车中的应用,恩智浦一直在投入努力。现在欧洲的几大汽车厂商正在组成一个联盟,会将UWB变成智能汽车无钥匙进入(PKE)系统的一部分,今天的PKE系统可以在高端车中用手机开车门。通常,不管是有线还是无线钥匙,车主都要带其来发动汽车。不过,PKE仍有漏洞,例如小偷可以通过蓝牙中继,在用户的钥匙放在家里的情况下,把家门口的车偷走,这种漏洞来源于蓝牙信号可以通过中继的方式来放大。但是采用UWB技术后,由于UWB的精准定位功能,可以物理感知车钥匙是在车里、车外还是车前端。在这种情况下,即使通信机制还是基于蓝牙也没有关系,因为不会出现误认为车钥匙在旁从而可以开走车的情况。
 
恩智浦还与手机厂商、物联网厂商一起大力开发基于UWB的除了手机和汽车以外的可结合场景。例如戴儿童手表的孩子,走丢了可以给父母打电话,在短距离的情况下通过手机或手表内的UWB,可以精准定位小孩的位置。
 
现在人们的家中有很多智能设备,UWB由于拥有某个人的精准定位信息,可以更加个性化地控制智能家居中的功能。
 
此外,UWB还可以应用于标签、零售等领域。
 
钱志军在跟客户尤其是中国客户的沟通时,发现客户有大量的想法希望在2020年或2021年实施。
 
2 UWB与其他无线标准的关系
 
恩智浦与欧盟的几家车厂沟通时,认为UWB今后有望成为现有产品的互补。未来发展到一定的阶段,也可能变成替代的关系。
 
例如,今天PKE系统主要分为用蓝牙方式或NFC方式,二者各有优劣:蓝牙比较简单,但精度和安全性不如NFC那么容易控制;因为NFC做车钥匙需要首先拿出手机碰一下车门,或者将手机放在汽车的某一个特定的pad(面板)上才能启动汽车及进行互操作。由于蓝牙的距离比NFC长,所以比较方便;但如果缺少了UWB技术,缺陷也会体现出来。
 
恩智浦不仅将UWB作为实现定位功能的技术,还将通信的加密也考虑在内,因此恩智浦的方案是将定位、加密、安全结合在一起,推出三位一体的产品。
 
在与车厂沟通的过程中,车厂也会问:假设2年后有了UWB,是不是要用蓝牙?恩智浦认为绝大部分情况下是需要的,因为蓝牙作为一个低功耗唤醒机制,可以唤醒UWB进行认证和追踪。UWB和NFC相结合的应用是:UWB能让现在的NFC更顺畅地在车内使用,例如进入到车内后,只要知道手机在车内即可正常行驶,一旦手机在车门外是不能发动汽车的。
 
如果UWB的技术更成熟,尤其是功耗再下降的话,有可能可以产生替代的产品。
 
3 UWB为什么现在焕发了生机?
 
UWB技术诞生了一二十年,为什么现在非常受欢迎?
 
 
UWB的原始应用是作为超宽带通信应用于近距离高速数据传输。近10年来,其他的替代技术诸如Wi-Fi、4G、5G等通信技术已经极大地发展起来,从近距离数据传输的角度看,例如Wi-Fi 5、Wi-Fi 6已经能达到接近10 Gbit/s的传输率。由于这几年的生态建设,在短距离数据传输上的应用受到了抑制。但由于产品性能,尤其是UWB 2ns的通信机制,使其能很精确地测量信号之间的传输延迟和进来的角度。这样它的算法可以很精准地测算产品的定位,从短距离的通信变成了一个精准定位的技术。从这个角度看,UWB已经转移了最主要的应用市场。
 
今天UWB基于定位的应用已经在一些需要高精度定位的物流和商场里面使用,只不过现在的应用规模较小,还没有真正的大规模应用。
 
4 为何过去UWB没有流行起来?
 
主要是两方面:①技术原因,UWB目前的功耗比蓝牙高,因此在低功耗的应用场景下,尤其是对电池供电的应用场景下,可能会有局限性;②UWB的生态系统还没有被真正培育出来,用例还没有被开发出来,上面提及的一些例子是很多厂商在探讨或者试图探索的领域,预计未来一两年基于UWB的各种应用就会有比较大的发展。尤其是当人们发现汽车和手机这两个最重要的、量最大的节点都已经有UWB功能的时候,就会发现围绕UWB技术,相应的物联网产品、智能家庭的产品,或者是企业类的产品就会有比较大的发展。
 
5 UWB定位跟蓝牙的具体定位精度区别?
 
数量级的不同。今天的UWB可以实现±3°,约5~10 cm的精度,而蓝牙的算法精度都是米级或更长。
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