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UWB迎来爆发期!UWB怎么工作?UWB未来市场在哪?

时间:2021-08-17 14:29来源:网络整理 浏览:
10日晚间,雷军发表的题为《我的梦想,我的选择》的主题演讲这两天一直在刷屏各大媒体平台及米粉们的当然,这并不是UWB首次应用在智能手机中。早

10日晚间,雷军发表的题为《我的梦想,我的选择》的主题演讲这两天一直在刷屏各大媒体平台及米粉们的


UWB迎来爆发期!UWB怎么工作?UWB未来市场在哪?


当然,这并不是UWB首次应用在智能手机中。早在2019年,苹果便在其iPhone系列中新增了一颗搭载了UWB技术的U1芯片。今年上半年,苹果又推出了搭载UWB技术的AirTag。通过它,用户可以准确地寻找到丢失的钥匙、钱包。此外,三星、OPPO等手机厂家近年来也纷纷推出基于UWB技术的产品。


UWB是一种专为精准定位和安全通信而设计的技术。早在上个世纪60年代,UWB技术就被应用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。不过,最近十几年,Wi-Fi、蓝牙、RFID、红外线、4G、5G等通信技术的广泛应用,让UWB的发展受到了一定程度的抑制。究其原因,是UWB的生态一直没有建立起来。那为什么这一两年,UWB又火起来了呢?


不久前,在“第九届 EEVIA 年度中国电子 ICT 媒体论坛暨 2021 产业和技术展望研讨会”上,Qorvo 中国区移动事业部销售总监江雄表示,UWB技术进入成熟期,始于苹果iPhone11开始使用UWB,iPhone11、12、手表、音响都有用,且iPhone11、12的市场存量已经很多。从苹果开始使用UWB技术开始,UWB的生态便开始建立起来。


UWB迎来爆发期!UWB怎么工作?UWB未来市场在哪?

江雄,Qorvo 中国区移动事业部销售总监


对于什么时候能迎来UWB的爆发点?江雄非常兴奋的说:“现在就是一个很好的爆发时间点。我们已经有很多客户非常


什么是UWB?


UWB是英语超宽带(Ultra-wideband)的缩写,主要专注于室内定位。该技术,除了应用于类似AirTag的找物定位服务之外,还可以用于设备控制、自动识别和监测等多个场景。UWB技术这一两年得到飞速发展,一方面归功于生态的建立及成熟化,另一方面则是UWB自身的技术迭代更新。


标准来讲,UWB现在已经有很多种标准,包括IEEE 802.15.4a/z、欧洲汽车联盟CCC标准、UWB生态联盟Fira标准等。中国也已经于2008年正式发布自己的UWB频谱规划,包括UWB信号的射频指标、应用场所限制、设备核准等方面的内容。其中IEEE 802.15.4a/z的重点是能够提供厘米级的精确定位功能,同时可实现高达27MB/s的数据通信。


生态来讲,其实在苹果采用UWB技术之前,就已经有包括工业、汽车、消费等行业超过40个垂直领域采用UWB技术。苹果在其iPhone 11中搭载UWB技术,则是更大程度推动更多一线厂商对UWB的技术。此外,除了在智能手机、智能音响、智能手表等移动及智能家具设备之外,汽车领域的应用前景也是不可估量的。欧洲汽车联盟CCC也采用UWB技术作为其下一代车辆安全访问技术,希望通过安全访问用例来重新定义移动和汽车间的协议及互操作性。


技术上看,首先UWB采用的是TOF(飞行时间)技术,其它RF技术则是依靠对环境极为敏感(如障碍、多径、干扰等)的RSSI技术。TOF在远距离、成本低、尺寸小、响应时间快等方面具有明显优势。也是基于此,UWB具有广覆盖及数据传输率高的竞争优势。Qorvo 高级销售经理 Jessica介绍说:“UWB 的覆盖范围可以做到25米到250米,WiFi是50米到150米,蓝牙是15米到100米。如果做数据传输,比如跟蓝牙对比,UWB可以做到27M bps的传输速率,并且可以对一些数据做实时传输。”其次,UWB是超宽带,顾名思义,它具备500MHz的极高带宽,这是实现高精度的关键——因为分辨率与带宽(BW)成反比(分辨率=1/BW)。UWB10秒内大概可寻1000个物件,具备极强的寻物能力。


综合总结,UWB 具备以下五大优点

首先是精准度极高。UWB可以到厘米级的精准度,目前在众多定位技术中没有比这精度级别更高的。据了解,GPS是5到20米,WiFi是5到15米。第二是可靠度高。对于不同的物体直接传输识别,抗多径干扰,UWB 的能力是最强的。第三是实时。延时特别短,毫秒级,比GPS的响应时间快50倍,这个是一个非常好的性能,未来会有很好的应用。第四,实现方式容易,功耗比较低,各种手持产品都是可以非常方便应用的。第五,高安全性。一般手机里是有安全单元,UWB本身符合IEEE 802.15.4a/z边界协议,数据包里面含有加密的字段,可以对数据进行加密。还可以结合手机里的SE安全单元,做更高的安全级别。


UWB是怎么工作的呢?UWB工作的方式比较直接。它传输数据并非采用常见的连续载波,而是通过脉冲信号实现数据通信。当一个射频信号源发出去以后,接收源会第一时间收到直线距离到达的信号。通过接收的时间戳,可以计算信号飞行距离。对于UWB来讲,所有的反射对它来说都可以忽略不计,直接可以接收分辨出最先到达的信号。不止这些,还可以通过到达相位差、计算出角度差,最后通过距离和角度来定位出接收端的目标在什么相对位置。


Qorvo 中国区移动事业部销售总监江雄介绍UWB如何工作


UWB技术的应用前景


据介绍,UWB目前主要用在温度传感器、物联网数据收集等数据量不太大的应用中。此外,类似定位网络、报警信息也可以通过UWB来收集。因为如果用WiFi收集的话,很多热点或手机设备就都会对它产生干扰。随着技术的发展,及生态的普及,UWB还有很多其他可能性的应用:


手机控制智能家居设备。如小米、oppo在做的“一键连”、“一指连”,拿一个手机可以很容易去操控屋内的一些家用电器。博物馆导览。博物馆里面室内导航,到不同展品处拿对讲机按一下听语音讲解。UWB可以做类似功能,走到哪里有一个标签会自动定位播放,而且非常精准不错位。这是非常好的应用。增强型支付。现在常用的是NFC。虽然比较好用,但需要凑上去面对面刷码。而采用UWB技术,只要到一定位置可实现支付,就像有一定距离的NFC一样。准确找到预约的出租车。现实中,当我在等出租车时,面对眼前诸多的车子,我们并不是很容易就知道哪辆车是自己召的。用UWB就可以自动识别,比较容易找到。地跌等公共交通刷码乘车。现在很多人都用NFC或用UWB迎来爆发期!UWB怎么工作?UWB未来市场在哪?


对于定位服务。传统的定位方式主要依靠信号强度来测量,例如Wifi、蓝牙,一般能做到5米的精度,准确率能有70%。有些技术能通过窄带TOF的方式定位,在保证70%准确率的情况下也只能做到2米精度。UWB技术是100%物件的识别,精度能做到小于0.1米。所以,对于找定位的技术来讲,UWB肯定是最强的。蓝牙也是很常用的室内定位技术,那UWB和蓝牙这两种技术有什么差别呢?江雄很形象的介绍说:“对于寻找失物来说吗,蓝牙方案能告诉你大概在厨房;UWB技术可以做到告诉你在厨房的第二个柜台上面,这便是两种技术的差别。“


对于数据传输,江雄介绍说,这是一个新的应用方向,比如VR应用,还有手机对手机,手机对耳机,以及AR等,层出不穷的新应用会陆续到来。随着UWB传输速率不断的提高,AR、VR,以及有实时位移变动,或根据手的体感变动实时传输数据的,都可以采用UWB技术。除了精准度高之外,UWB跟蓝牙比,传同样字节的时候,因为UWB的时间短,所以平均功耗低。不过在数据传输方案,UWB只适用于特定场合的数据传输,尤其是数据量不大的情况。如果传输量比较大,时间比较长,功耗就会比蓝牙大。其实,每个技术都有它的长项和稍微不足的地方。比如做简单的AGV定位,激光反射可能是最准的;如果是大量照片、音乐传输的话,目前还是建议WiFi比较好;如果是室内活动的人来说,UWB定位则是最好的。


UWB属于混合信号芯片,目前市场价格偏高。不过随着应用的不断深入,尤其是市场不断由工业领域,扩展到消费领域,随着体量的增加,未来UWB的价格会趋近于与蓝牙一样。具体需要到什么体量成本才有所下降呢?Qorvo表示,至少百万级。目前蓝牙已经是千万,上亿级别。


UWB技术的关键:芯片


对于UWB技术来说,UWB芯片是最为关键的一环。在实时定位系统应用中,主要的UWB芯片供应商有Qorvo、恩智浦、3DB Access/Renesas Electronics等;在移动应用中,主要的UWB芯片供应商有苹果、Qorvo、恩智浦等;在汽车应用中,主要的UWB芯片供应商有恩智浦、3DB Access/Microchip, 3DB Access/Renesas Electronics等;在智能家居应用中,主要的UWB芯片供应商有苹果、Qorvo、恩智浦等。国内目前虽然也有一些UWB芯片研发厂商,如浩云科技、精位科技、纽瑞芯、易百德、瀚巍微电子、优智联等,但整体技术实力及市场体量都与国外这些一线厂商有非常大的差距。


苹果的UWB是当前技术实力比较强的,且出货量也相当可观。不过,苹果的UWB芯片并不对外供应。在公开的UWB芯片市场,Qorvo的UWB 技术也是行业先锋,并且也是产业布局非常全面的技术厂商之一。江雄介绍,Qorvo于2013年便开始量产第一批UWB产品,当时主要是在原来的实时定位系统里去做。截至目前,已经有包括煤矿、隧道、智慧工厂、公安系统、仓储、物流等40多个垂直行业的应用。去年Qorvo 收购了业界领先厂商 Decawave,进一步巩固其在 UWB 市场的稳固地位。


据介绍,Qorvo的UWB技术,目前最高的是27M bps。后续还会继续提高输出速率,未来做到54、108M。Qorvo的UWB技术主要是做定位,也可以做数据传输,不过比较理想的是针对带有位置移动的、低时延的数据。对于音乐、照片的传输,目前更多还是通过WiFi的方式来传输。不过,江雄表示,未来,AR、VR,及体感游戏等,这些需要根据位置来传输一些相应的短音乐的应用,或者是短坐标的传输,这些UWB技术都可以实现,而且会比蓝牙更好。


江雄透露,Qorvo 正在做产品集成度更高的下一代产品,为客户提供更好的服务。Qorvo 提供的 UWB 芯片是混合信号的芯片,具备性能好、功耗低等特征,目前市场上已经卖得很多了。不过,Qorvo 提供的 UWB 芯片是混合信号的芯片,目前在市场上的价格还是偏高, Jessica表示, Qorvo 认为,当其应用能达到蓝牙的体量时UWB 芯片也就能做到蓝牙的价格。


江雄表示,“我们提供的UWB芯片具有非常好的性能、且低功耗。此外,我们还提供了比较全面的技术支持,也会提供很多软件支持给客户,还有生态系统,现在非常完善。我们可以为客户提供一整套的完整的UWB解决方案。”

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