苹果AirTag发布,UWB技术展现精准室内定位

MEMS 2021-04-23 00:00

近日,苹果发布会上公布了AirTag。AirTag中应用了UWB技术,当与iPhone 11或12连接时,通过手机就能引导用户找到物品所在的位置。当UWB不在范围内时,蓝牙连接意味着AirTag可以进入苹果的Find My系统,让其他人的设备发现你的AirTag位置,并私下与你分享。

 


苹果目前只承诺在自己的设备之间建立UWB连接。但UWB标准化应该会打开一个连接世界,UWB标准应该会让苹果进行软件调整

 

苹果多年的UWB工作在几个专利上表现得很明显。这些专利包括通过形成UWB脉冲来实现更精确的距离测量,使用手机、手表或钥匙链位置来进入并启动汽车,计算你走向汽车的路径,这样你的汽车就可以向你的手机发送生物特征验证请求,并让蓝牙和UWB合作来允许访问汽车。



UWB通过测量超短无线电脉冲在设备之间传输的时间来计算位置,误差不超过1.5厘米。目前,UWB的用途有限,但随着技术的成熟和扩展到更多的设备,UWB可能会实现这样一个世界:只要带着手机或戴着手表,就能在接近笔记本电脑时帮你登录,或者在你离开时帮你锁上门。

 

ABI Research分析师安德鲁·齐尼亚尼(Andrew Zignani)表示:“能够准确判断你在某个环境中的位置变得越来越重要。”他预计UWB设备的出货量将从2020年的1.5亿部飙升至2025年的10亿部。“一旦技术嵌入到智能手机中,就会为无线技术带来非常重要的机遇。”

 

自iPhone 11系列推出以来,苹果就一直在使用UWB芯片U1。此外,苹果还开发了其他几款处理器,包括为iPhone和iPad提供支持的a系列,为新款Mac电脑、iPad Pro和iMac电脑提供核心功能的M1系列,以及在Mac电脑上处理Touch ID和其他安全功能的T系列。

 

其他与UWB合作的公司包括消费电子巨头三星和索尼;芯片制造商Decawave、高通、恩智浦和意法半导体;汽车制造商大众、现代和捷豹路虎;以及汽车电子巨头博世。还有Tile,它销售追踪标签多年,来帮助用户找到钥匙链和钱包等东西。

 


目前这些公司已经合并成两个行业集团,2018年12月成立的UWB联盟和2019年8月成立的FiRa联盟(“fine ranging”的缩写)。三星也加入了FiRa,苹果没有加入。

 

FiRa正在制定标准,以确保UWB设备能够正常工作,而UWB联盟正试图将UWB问题(从Wi-Fi扩展到UWB也使用的6GHz无线频段)降到最低。例如,在6GHz频段发送的Wi-Fi信号会有短暂的停顿,UWB传输可能会潜入这些间隙,UWB联盟执行董事蒂姆·哈林顿(Tim Harrington)表示。

 

UWB的想法已经存在了几十年了——事实上,南加州大学在1996年建立了一个名为ultra的UWB实验室。哈林顿说,其中一些概念可以追溯到无线电先驱古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)。

 

UWB设备在异常宽的无线电波频谱中发送大量非常短、低功率的能量脉冲。UWB的频率范围至少跨越500MHz,而Wi-Fi频道的宽度只有UWB频道的十分之一。UWB的低功率信号对其他无线电传输的干扰很小。


早在15年前,IEEE(电气和电子工程师协会)就开发了一种名为802.15.4的UWB标准,但它并没有因为其最初的预期用途——快速发送数据——而流行起来。尽管802.15.4在几年前刚创建时就失败了,但UWB正在复兴,因为超短无线电脉冲可以让计算机非常精确地计算距离。现在,UWB技术的发展再次活跃,例如,802.15.4z标准增强了关键fobs和支付的安全性,并将定位精度提高到不到1厘米。

 


另一个积极发展的领域是改进使用手机在支付终端进行支付的方式。UWB与物联网、门铃、扬声器、灯泡和其他设备的联网非常契合。无线电波在十亿分之一秒内传播约30厘米(1英尺),通过短脉冲,设备可以非常精确地计算出距离,通过测量无线电信号发送到另一个设备的“飞行时间”,该设备发送自身信号回应。多个天线位于不同的位置,UWB无线电可以计算到另一个设备的方向,而不仅仅是距离。



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