新iPhone的黑科技:UWB技术揭秘

近期发布的iPhone11系列新款iPhone,全部搭载了支持超宽带(UWB)技术的U1芯片。这项新技术将显著提升苹果手机的空间感知(Spatial Awareness)能力。超宽带技术(UWB)将会是iPhone 11的关键创新功能,有望实现更多创新商业模式。为了充分利用,苹果还会推出与该技术相匹配的“小标签”配件。小编为大家科普一下新iPhone支持的UWB超宽带定位技术及方案应用。

近期发布的iPhone11系列新款iPhone,全部搭载了支持超宽带(UWB)技术的U1芯片。这项新技术将显著提升苹果手机的空间感知(Spatial Awareness)能力。超宽带技术(UWB)将会是iPhone 11的关键创新功能,有望实现更多创新商业模式。为了充分利用,苹果还会推出与该技术相匹配的“小标签”配件。小编为大家科普一下新iPhone支持的UWB超宽带定位技术及方案应用。

超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术,它不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。UWB技术具有具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点,尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

UWB不同于传统的通信技术,它通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。由于脉冲时间宽度极短,因此可以实现频谱上的超宽带:使用的带宽在500MHz以上。

FCC(美国联邦通信委员会)为UWB分配了 3.1~10.6 GHz共 7.5 GHz频带,还对其辐射功率做出了比FCC Part15.209更为严格的限制,将其限定-41.3dBm频带内。也就是说,这项技术通过超大带宽和低发射功率,实现低功耗水平上的快速数据传输。

UWB的定位原理:通过测量不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。

常用的UWB测距方法有三种,分别是:

(1)TOF(Time of flight):通过测量UWB信号在基站与标签之间飞行的时间来实现测距。

(2)TDOA(Time Difference of Arrival):利用UWB信号由标签到达各个基站的时间差来进行定位。

(3)PDOA(Phase Difference Of Arrival):利用到达角相位来测量基站与标签之间方位关系。

从原理和IPhone的使用表现上来看:iphone内置的U1芯片采用的定位算法应该是第1种,手机既可做基站,又可做标签。不仅可以感知自己的位置,还可以感知周边其它手机的位置。利用U1的定位能力,iPhone11可以实现“离我越近越先得到响应”的应用效果。

除了定位跟踪外,这项技术还将促进空投。用户只需将一部iPhone对准另一部,就能空投文件,这项新功能将在9月30日发布的iOS 13.1中提供。

为了充分利用,苹果还会推出与该技术相匹配的“小标签”配件。配合“小标签”配件,可以实现更多的功能,做出一些有趣的应用。例如:配合标签和智能家居系统,实现人来灯亮,人走灯灭的效果。

当然,苹果在其UWB技术的介绍页面中,也提到“这仅仅只是一个开始”,关于UWB技术的性能提升,尤其是应用层面的拓展,未来还有很长的路要走,别的不说,要大规模实现UWB高精度的应用,就需要极大的丰富UWB设备的种类,比如说手环、手表、标签产品等等,这将会是一个长期的过程,这或许也是苹果不愿多说的一个因素。

不过苹果此举,也确实打开了UWB技术消费级应用的大门。

结 语

总而言之,这次新款iPhone对UWB的全面支持,对UWB技术的规模化商用推广是一次非常宝贵的机会。这也将加速UWB上下游产业链的发展和成熟。

随着5G的到来,我们正在加速走向万物互联时代,越来越多的物联网设备和应用将会出现。UWB技术可以根据自身的特点,与这些物联网场景紧密结合,给用户提供更好的服务体验。

包括智能家居、增强现实、移动支付、看护跟踪、地质勘探、室内导航,都将是UWB技术的用武之地,拥有非常广阔的发展前景。

UWB的美好未来,让我们拭目以待!

<作者:绿盟科技-李东宏>

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