UWB的支持者们

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2021-05-02 09:21

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来源: 本文内容翻译 自cnet 谢谢。


您已经听说过 Wi-Fi 蓝牙 5G 。现在是时候学习另一个无线 通信 术语:超宽带或UWB。该技术使您可以精确定位 手机 ,钥匙扣, 钱包 和跟踪标签的确切位置 ,从而帮助您找到丢失的狗或自动解锁您的汽车。现在,它已成为 苹果29美元的AirTag追踪器 的基础, 该追踪器 已于4月发布, 目前正在销售中

智能手机的领导者 苹果 三星 已经将UWB内置到其高端型号中,包括 iPhone 11 iPhone 12 Galaxy Note 20 Ultra Galaxy S21 Plus和S21 Ultra 。在 苹果的腕表系列6 还具有 UWB功能 。Apple在那里使用的同一U1芯片也为AirTags供电,这意味着您可以使用较新的iPhone进行“精确查找”,告诉您与配备AirTag的钥匙扣或钱包的方向和距离,只要您在范围之内即可。

UWB通过测量超短无线电脉冲在设备之间传播所花费的时间,将位置计算在不到半英寸的范围内。 三星的新SmartTags 将在晚些时候发布,后者使用 蓝牙 启动,而且包括 奥迪 ,宝马和 福特 在内的汽车制造商也对UWB充满热情。

目前,UWB的用途是有限的,但是随着它的成熟并扩展到更多设备,UWB可能会带来一个世界,在您携带手机或戴手表时,UWB会在您接近笔记本电脑时将其登录到您的笔记本电脑中,或者在您离开时锁住房屋。

ABI Research分析师安德鲁·兹尼亚尼(Andrew Zignani)表示:“能够准确确定您在环境中的位置变得越来越重要。他预计,支持UWB的设备的出货量将从2020年的1.5亿激增至2025年的10亿。嵌入在智能手机中,这为无线技术带来了巨大的商机。”

这是UWB及其用途的一个例子。


UWB有什么用?


基于卫星的GPS 对于在地图上找到自己很有用,但要在室内进行任何更精确的工作都将遇到困难。UWB没有这些障碍。

UWB可以将您的电视从孩子的Netflix个人资料切换到您的电视。您的智能扬声器可以仅向房间中的人发出日历提醒。当您进入家庭办公室时,笔记本电脑可能会唤醒。

想象一下这种情况:您离开办公室时,当您靠近汽车时,门内的接收器会识别您的电话并为您解锁车辆。当您在家中下车时,接收器会识别您不再在车内并锁上车门。

借助UWB,您的家可以识别出您晚上要返回并照亮您的人行道。然后,该技术可以自动解锁您的前门并打开您的家庭音响系统,使您在各个房间之间都可以跟随。超宽带支持者 恩智浦半导体公司 首席技术官拉斯·雷格说:“ I'm walking in a sound and light cocoon in my house"。

Reger说,基于蓝牙的位置感应至少需要两秒钟才能准确定位您的位置,但是UWB的速度要快一千倍。

支持者说,UWB不仅会带来更多便利。传统的钥匙链有 安全 问题,对于远程解锁汽车:犯罪分子可以使用 中继攻击 模仿汽车和关键的通信 偷汽车。UWB具有针对此类问题的密码保护。

这种跟踪运动的能力也有缺点,特别是如果您不喜欢跟踪运动的想法。


苹果如何支持UWB?


iPhone手机 ,因为iPhone的11家已包括 苹果公司的UWB芯片,该U1 。它加入了苹果公司开发的其他一些处理器,包括为 iPhone和iPad提供动力 A系列, 在新Mac机 iPad Pros iMac机 中处于核心地位 M1 以及 处理 Mac上的 Touch ID和其他安全职责 T系列

不过,AirTags确实使这项技术充满活力。UWB与iPhone 11或12通讯,因此,大箭头会将您引向标签。当UWB不在范围内时,通过蓝牙连接,AirTag便会进入Apple的“查找我”系统,这使其他人的设备可以找到您的AirTag位置并与您私下共享。

苹果在谈到U1芯片时说:“新的Apple设计的U1芯片使用超宽带技术来提高空间感知能力-允许iPhone 11 Pro精确定位其他配备U1的Apple设备。这就像给iPhone添加了另一种感觉。”它到了。“使用U1和iOS 13,您可以将iPhone对准他人的设备,AirDrop会优先考虑该设备,以便您可以更快地共享文件。而这仅仅是开始。”

苹果目前仅承诺在其自己的设备之间建立UWB链接。但是,UWB标准化应该打开其他连接的世界,并且软件调整应使苹果能够随着UWB标准的成熟而适应。

苹果多年的UWB工作在多项专利中显而易见。其中包括用于 整形UWB脉冲以提高距离测量精度的 专利,使用 电话,手表或智能钥匙的位置来进入和启动汽车 计算出通往汽车的路径, 以便汽车可以向您的手机发送生物识别身份验证请求,以及让 蓝牙和UWB合作 授予您访问汽车的权限。

三星如何支持UWB?


在1月份举行的Galaxy S21发布会上,三星将UWB称为一种无线技术,它将为您的生活带来新的便利。这包括在步行时将房屋或汽车解锁。

三星公司直接面向消费者的中心的凯文·钟(Kevin Chung)在发布会上说:“有了Digital Key,您就可以使用移动设备打开房屋的门。” “您将能够使用手机解锁车门。到达车门时,车门将解锁-很快,就不会再出现。”

您将能够将数字钥匙发送给朋友或家人,三星的AR finder应用程序将在拥挤的停车场中为您的汽车指明方向。三星宣布与宝马,奥迪,福特和 现代的 Genesis Motor建立数字钥匙合作伙伴关系 。

三星SmartTags 也使用UWB。


还有谁对UWB感兴趣?


参与UWB的其他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;和汽车电子巨头 博世(Bosch) 。另一个著名的公司是Tile,它出售跟踪标签已有多年历史,可以帮助您找到钥匙串和钱包之类的东西。

令人困惑的是,这些公司已合并为两个行业集团,即 于2018年12月成立 UWB联盟 于2019年8月成立 FiRa联盟 (“精细测距”的缩写)。 三星加入了FiRa ,但苹果均未列入其中。

最重要的是,有一个 汽车互联协会正在研究数字关键 技术。

FIRA正在研究标准,保证UWB设备一起工作正常,而 UWB联盟正在试图尽量减少UWB问题 扩展的Wi-Fi到6GHz的射频频段 UWB技术也使用。UWB联盟执行董事Tim Harrington表示,例如,在6GHz频段中发送的 Wi-Fi 信号短暂停顿,UWB传输可能会潜入这些间隙。

UWB如何工作?

UWB背后的想法已经存在了数十年-实际上,南加州大学 于1996年建立了一个名为UltRa的超宽带实验室 。哈灵顿说,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设备在异常宽广的无线电波频谱中发送大量非常短的低功率能量脉冲。与大约十分之一宽的Wi-Fi通道相比,UWB的频率范围至少跨越500MHz。UWB的低功率信号几乎不会干扰其他无线电传输。

UWB每秒发送多达10亿个脉冲-即每纳秒1个。通过以模式发送脉冲,UWB对信息进行编码。Harrington说,对单个数据位进行编码需要32到128个脉冲,但是鉴于这些位到达的速度很快,这使得每秒7到27兆位的数据速率成为可能。

IEEE (电气和电子工程师协会)开发的UWB标准被称为 802.15.4 超过15年前,但它并没有赶上其原有用途,将数据发送速度快。


位置感测能使UWB成为热门话题吗?


Spark Microsystems 这样的公司都 使用UWB进行数据传输 ,但是大多数科技巨头都喜欢 使用UWB来 精确地测量位置。尽管802.15.4在多年前首次创建时就失败了,但UWB的复兴之所以发生,是因为其超短无线电脉冲使计算机可以非常精确地计算距离。

现在,UWB的开发再次活跃起来,例如采用802.15.4z标准,该标准可增强密钥卡和支付的安全性,并将位置精度提高到不足一厘米。解决当今的中继攻击问题,即采用无线电技术的人本质上是复制并粘贴密钥卡或智能手机解锁系统的无线电通信,这是802.15.4z的重中之重。哈灵顿说:“有了精确的时间,您就可以脱离超宽带,并且能够准确知道自己的位置,从而可以在中间(中继)攻击中完全切断该人的位置,”哈林顿说。

积极开发的另一个领域是改善您在付款终端上使用手机付款的方式。

无线电波在十亿分之一秒内传播大约30厘米(1英尺),但是通过短脉冲,设备可以通过测量无线电信号到另一个以自身信号做出响应的设备的“飞行时间”,来非常精确地计算距离。通过将多个天线放置在不同的位置,UWB无线电可以计算到另一台设备的方向,而不仅仅是距离。

UWB与 联网,门铃,扬声器,灯泡和其他设备的网络完美地结合在一起。

它已经用于位置感测。 NFL播放器的每个护肩都有UWB发射器 ,这是用于即时重播动画的广播技术的一部分。根据Harrington的说法,足球的位置每秒更新2,000次。

波音公司使用UWB标签 在其广阔的工厂车间内追踪10,000多种工具,推车和其他物品。


UWB耗电很少。每秒发送一次脉冲的传感器在使用一块硬币电池的情况下有望工作7年。



*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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