“一指連”，聽(tīng)上去很酷，如同以往拿著遙控對(duì)準(zhǔn)電器產(chǎn)品便可以做一系列的功能操作，只不過(guò)在當(dāng)下遙控已經(jīng)變?yōu)槲覀兊氖謾C(jī)，而手機(jī)對(duì)應(yīng)操作的可以是千千萬(wàn)萬(wàn)的智能設(shè)備，不僅僅是電視、空調(diào)等等。

小米在針對(duì)目前智能家居使用痛點(diǎn)和基于對(duì)未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的交互方式的思考推出了一項(xiàng)“創(chuàng)新”功能應(yīng)用。實(shí)際“創(chuàng)新”帶有引號(hào)是源于應(yīng)用是新的，而技術(shù)則是誕生已久的UWB（超寬帶通信）。小米依靠UWB技術(shù)，能夠令手機(jī)與智能設(shè)備具有空間的感知能力，通過(guò)手機(jī)指向設(shè)備即可進(jìn)行操作。

小米“一指連”革新智慧家庭的交互

UWB是何方神圣？我們其實(shí)可以理解它與我們?nèi)粘＝佑|的WiFi、藍(lán)牙、NFC、4G、5G等一樣，同屬于無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)的一種。因此不只是小米，三星在日前宣布超寬帶（Ultra-Wideband：UWB）的技術(shù)是“無(wú)線(xiàn)技術(shù)的下一件大事”，而其今年8月發(fā)布的Galaxy Note20 Ultra和9月發(fā)布的Galaxy Z Fold2均已經(jīng)支持UWB技術(shù)。

不過(guò)相比較之下，三星和小米在UWB技術(shù)產(chǎn)品導(dǎo)入上均不如蘋(píng)果。一年前，蘋(píng)果已經(jīng)在iPhone 11系列上植入“U1”的UWB芯片，而來(lái)到今年的iPhone 12系列仍然不例外，全系標(biāo)配UWB芯片，同期發(fā)布的HomPodmini上也加入了UWB芯片。

雖然業(yè)界認(rèn)為iPhone 11上加入U(xiǎn)WB芯片是服務(wù)于iOS設(shè)備間使用頻率很高的AirDrop功能，其能大幅提升其用戶(hù)體驗(yàn)，但是UWB能做的不僅僅是這樣。隨著UWB生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，蘋(píng)果已經(jīng)在手機(jī)、音箱、手表上推進(jìn)UWB連接，未來(lái)可能會(huì)在電視、手環(huán)、平板等一系列智能設(shè)備上推廣開(kāi)來(lái)。毫無(wú)疑問(wèn)蘋(píng)果在基于UWB技術(shù)打造一套豐富的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

目前UWB最優(yōu)的應(yīng)用環(huán)境是室內(nèi)或者相對(duì)密閉的空間，有著厘米級(jí)的定位精度的UWB技術(shù)大有用武之地。UWB不僅可以非常精確地進(jìn)行位置跟蹤，還可以快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

如雷軍所言，UWB技術(shù)在消費(fèi)級(jí)別市場(chǎng)的應(yīng)用創(chuàng)新大幕即將拉開(kāi)，而“一指連”僅僅是其應(yīng)用中的一環(huán)?？梢悦鞔_的是，UWB并不是WiFi、藍(lán)牙等短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)的替代者或者革者，其更多是與WiFi、藍(lán)牙技術(shù)、應(yīng)用等方面的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下無(wú)線(xiàn)連接需求，為未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)奉獻(xiàn)自己的力量。

UWB技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)在哪？

UWB是一種低功耗的無(wú)線(xiàn)通信和感知技術(shù)，與常見(jiàn)的連續(xù)載波寬帶通信方式不同，UWB利用納秒級(jí)（0.3ns）的窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，有較為精確的定位與感知能力，可用在無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)連接、精確定位和短距離雷達(dá)等領(lǐng)域。

據(jù)前華為手機(jī)美國(guó)采購(gòu)部主管楊如春文章介紹，在著名的Gartner技術(shù)炒作曲線(xiàn)里，UWB在2004年炒作周期中達(dá)到頂峰，但在2008年后被拋棄。放在那時(shí)候，已經(jīng)有一批初創(chuàng)公司因此而倒閉，不過(guò)到了2019秋季蘋(píng)果在iPhone 11發(fā)布會(huì)上，三款新手機(jī)均配備一個(gè)自研的U1芯片，支持室內(nèi)導(dǎo)航和物件跟蹤服務(wù)，市場(chǎng)興趣又重新恢復(fù)起來(lái)。

UWB從誕生到現(xiàn)在經(jīng)歷了不同的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)階段，而不同階段則是決定了其市場(chǎng)應(yīng)用的方向和接受度。第一代UWB標(biāo)準(zhǔn)的主要組織是WiMedia聯(lián)盟，他們定義UWB為低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)（LR-WPAN）的一種物理層實(shí)現(xiàn)方式，在IEEE 802.15.4協(xié)議上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。WiMedia聯(lián)盟2002年成立后推出的第一代標(biāo)準(zhǔn)是802.15.4a，專(zhuān)門(mén)為短距無(wú)線(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)，在2006年完成標(biāo)準(zhǔn)制訂。

可惜的是，UWB當(dāng)時(shí)策略上有失誤，其選擇與WiFi、藍(lán)牙、USB爭(zhēng)奪市場(chǎng)。最終由于市場(chǎng)時(shí)機(jī)、技術(shù)復(fù)雜度、網(wǎng)速體驗(yàn)等諸多原因而沒(méi)能戰(zhàn)勝WiFi， 在線(xiàn)纜取代上又因?yàn)榘l(fā)熱和價(jià)格敗給藍(lán)牙和USB，高成本、高功率和缺乏標(biāo)準(zhǔn)化等三個(gè)硬傷成為其暫時(shí)褪去的原因。

幸好后續(xù)UWB工作小組等組織的專(zhuān)家們一邊繼續(xù)完善802.15.4a，一邊默默的在2018年推出新標(biāo)準(zhǔn)即802.15.4z，將物理層分為高速率和低速率兩個(gè)實(shí)現(xiàn)方式，并在高速率中加入了定位功能。

正是由于后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)制定更新，UWB對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)也有所變化，從而開(kāi)拓和找準(zhǔn)自己的應(yīng)用領(lǐng)域。從功能來(lái)看，UWB有通訊連接和精準(zhǔn)測(cè)距定位兩項(xiàng)，而后者會(huì)是UWB的殺手锏。

據(jù)一名從事UWB技術(shù)研發(fā)的人員介紹：“UWB技術(shù)有著厘米級(jí)的定位精度，這在室內(nèi)密閉以及小范圍的空間非常有用，這是目前WiFi和藍(lán)牙等主流無(wú)線(xiàn)技術(shù)所不具備的能力。基于AOA模式的UWB定位技術(shù)方案很便捷，也不需要再額外地鋪設(shè)基站，非常適用于消費(fèi)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域。”

室內(nèi)環(huán)境下，衛(wèi)星信號(hào)會(huì)被嚴(yán)重干擾，因此GPS或北斗等衛(wèi)星定位方法是不可行的。因此在室內(nèi)或者相對(duì)密閉的空間下，其需要一套室內(nèi)的定位體系，常見(jiàn)的室內(nèi)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)還有：Wi-Fi、藍(lán)牙、紅外線(xiàn)、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波，而UWB會(huì)是里面的佼佼者。

“UWB技術(shù)區(qū)別于現(xiàn)存的窄帶寬通信系統(tǒng)，擁有500MHz超大帶寬來(lái)傳輸信息，將定位精度提高至厘米級(jí)別。得益于UWB的超寬帶和窄脈沖特性，空間中極難被攔截。”該名UWB技術(shù)研發(fā)人員補(bǔ)充。

UWB定位的基本原理是飛行時(shí)間測(cè)算ToF（Time of Flight），這里又有兩種方式，一種是Single Sided，一種是更精確的Double Sided。為了實(shí)現(xiàn)始終同步，ToF測(cè)距方法采用了時(shí)鐘偏移量解決時(shí)鐘同步問(wèn)題。由于ToF測(cè)距方法的測(cè)距精度容易受兩端節(jié)點(diǎn)中的時(shí)鐘偏移量的影響，為了減少此類(lèi)錯(cuò)誤的影響，其采用反向測(cè)量方法，即遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，本地節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)包，并自動(dòng)響應(yīng)。通過(guò)平均正向和反向多次測(cè)量的平均值，減少對(duì)任何時(shí)鐘偏移量的影響，從而減少測(cè)距誤差。

測(cè)距精度的提升有利于室內(nèi)定位精度準(zhǔn)確，UWB芯片的定位精度正常情況下可以達(dá)到10cm，同時(shí)其可探測(cè)移動(dòng)的角度誤差控制在3度以?xún)?nèi)。對(duì)比WiFi、藍(lán)牙，其定位精度要高出它們好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可以滿(mǎn)足目前大部分室內(nèi)場(chǎng)景應(yīng)用的定位需求。

當(dāng)然技術(shù)本身肯定有兩面性的，由于工作頻段較高和大頻寬，如果在室內(nèi)遇到實(shí)體墻阻擋，那會(huì)使得UWB信號(hào)衰減60-70%，定位精度誤差上升30厘米左右，兩堵或者兩堵以上的實(shí)體墻遮擋，將使得UWB無(wú)法定位。

此外鋼板也會(huì)對(duì)UWB的脈沖信號(hào)吸收嚴(yán)重，導(dǎo)致UWB無(wú)法定位。玻璃、木板、紙板等則是對(duì)UWB定位精度沒(méi)太大的影響。

UWB從技術(shù)上來(lái)看，由于超寬帶使用非常大的無(wú)線(xiàn)電頻譜塊在短距離內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。試想一下，其就相當(dāng)于一個(gè)微小的無(wú)線(xiàn)電塔，可以同時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到轉(zhuǎn)盤(pán)的每個(gè)電臺(tái)，不過(guò)因?yàn)楣β视邢?，其不?huì)影響到房間外的無(wú)線(xiàn)電，而且UWB使用了不會(huì)干擾傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電的特殊頻率。

因?yàn)楦鞣N無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的強(qiáng)度和方向便能確定該信號(hào)塔的位置，所以這就是其定位精度高，而且信號(hào)干擾低的原因，同時(shí)還能夠傳達(dá)大量的信息。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，UWB設(shè)備能夠?qū)⑻綔y(cè)精度縮小至10厘米以?xún)?nèi)的范圍，此外UWB設(shè)備采用的頻率較高，頻帶也更寬，雖然傳輸距離有限，但它幾乎不會(huì)對(duì)其它無(wú)線(xiàn)信號(hào)造成影響，且傳輸容量和速率更大。