charles1986

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话题--从小米UWB(“一指连”)技术,聊聊其中的技术启发以及智能硬件未来的发展

2020-11-10 09:34:25 显示全部楼层
一. 背景:
10月12日消息,小米宣布推出UWB技术,是具备空间定位的新一代连接技术,手机指向设备即可定向操控。
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二.UWB简介:

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大,尽管使用无线通信,但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。使用UWB技术可在非常宽的带宽上传输信号,美国联邦通信委员会(FCC)对UWB技术的规定为:在3.1~10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。UWB技术具有数据传输速率高(达1Gbit/s)、抗多径干扰能力强、功耗低、成本低、穿透能力强、截获率低、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点,UWB技术成为无线个人局域网通信技术(WPAN)的首选技术。

三.UWB技术发展

UWB最初的定义是来自于60年代兴起的脉冲通信技术,又称为脉冲无线电(Impulse Radio)技术。与在当今通信系统中广泛采用的载波调制技术不同,这种技术用上升沿和下降沿都很陡的基带脉冲直接通信,所以又称为基带传输(baseband transmission)或无载波(carrierless)技术。脉冲UWB技术的脉冲长度通常在亚纳秒量级,信号带宽经常达数千兆赫兹,比任何现有的无线通信技术的带宽都大得多,所以最终在1989年被美国国防部称为超宽带技术。早期超带宽技术(UWB)用来大数据的近距离传输,近年来被应用在无线定位应用中。 UWB定位技术属于无线定位技术的一种。无线定位技术是指用来判定移动用户位置的测量方法和计算方法,即定位算法。目前最常用的定位技术主要有:时差定位技术、信号到达角度测量(AOA)技术、到达时间定位(TOA)和到达时间差定位(TDOA)等。其中,TDOA技术是目前最为流行的一种方案,除了用于GSM系统,在其他诸如AMPS和CDMA系统中也广泛应用,UWB定位采用的也是这种技术。
通常,UWB定位系统设定几个定位参考点(根据实际需要),以接收待测点(数量上百)发出的高斯脉冲信号。为了避免信号发生碰撞,每个待测点都有自己的代码序列。当一个高斯脉冲中代码序列被参考点收到时,它将在一个时间整合相关器内与当前产生的一个对照序列作比较。当收到信号的位移与对照信号相吻合,即出现一个相关高峰信号。这样就容易判断是否收到正确的代码序列。处理接收到的脉冲序列得到接收时间,从而利用节2.1的算法计算得到待测点的坐标。
上述系统存在许多误差源。发送端的误差包括待测点传送代码序列的处理时间、从MAC层到信道的等待时间以及在物理层比特的传输时间;空间传播误差主要是无线链路的传播环境带来的时延;接收端误差包括物理层比特的接收时间和代码序列传送到应用层的时间。此外,还有NLOS影响、接收噪声与参考点之间的同步以及求解方程带来的误差等,都是在设计系统时需要注意的问题。 目前美国海军已经开发了一种军用的UWB定位系统PAL(Precision Asset Location),在L波段工作,瞬时带宽可以达到约400MHz。参考点使用高速隧道二级管检测器来进行UWB脉冲的边缘检测,从而可以实现在多径环境中找到第一个到达的脉冲信息,通过优化算法算出待测点坐标。待测点有一个短脉冲发射器,峰值输出功率约0.25W,数据包突发长度40bits,发送周期5s,发射器平均输出功率-79dB/MHz。这个功率比FCC规定的功率还要低38dB。该系统的试验已成功,它在大型集装箱货物环境下可以达到理想的定位精度,但是在小型货物定位时,精度不够理想,改进的PAL系统的商用化正在进行之中。此外,美国AetherWire公司已经开发出最先进的芯片Aether5和Driver2,它是基于COMS和UWB频谱开发的,具有体积小、功耗低、穿透力强,不易被察觉和定位精度高等特点,现已广泛用于消防、反恐等重大领域。

四.话题探讨

大家可以分别从技术角度或者未来发展方向聊聊各自的启发:

比如技术:1.功耗?2.抗干扰?3.信号穿透性?4.成本?

未来发展方向:目前小米的“一连指”是要求手机指向只能设备,未来是否会发展为无感联动?

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T.b.K

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T.b.K 2020-11-10 11:20:45 显示全部楼层
无感联动具体是指什么?

个人觉得比起技术性能更重要是贴合场景,就行二维码不算是什么高深技术,因为解决了繁杂的网络地址,使用简单明了才会应用广泛。

bokes

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bokes 2020-11-16 14:28:37 显示全部楼层
华为 UWB做的是企业方案,室内定位,无线防盗器项目。我觉得这个很有前景。

charles1986

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charles1986 2020-11-16 16:05:00 显示全部楼层
T.b.K 发表于 2020-11-10 11:20
无感联动具体是指什么?

个人觉得比起技术性能更重要是贴合场景,就行二维码不算是什么高深技术,因为解决 ...

无感联动是指不需要指定方向,目前小米是要手机指向设备的。
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charles1986

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charles1986 2020-11-16 16:13:48 显示全部楼层
bokes 发表于 2020-11-16 14:28
华为 UWB做的是企业方案,室内定位,无线防盗器项目。我觉得这个很有前景。 ...

室内定位感觉未来还是有前景的,目前看小米,华为,苹果都有布局。

imwangwang79

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UWB在2019年就被拿出来说了半天,现在被用在手机上才引起关注。
UWB的功耗比较高,很难一直在开启的情况下作为定位使用,在手机上也缺乏应用的案例,
这次小米作为它的生态链里面的一环作为应用场景,也算很有心思了,应该是用的AOA的技术,功耗还是为成为一个问题。

知乎这篇文章介绍的很详细了,包含应用和前景的一些说法。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/84820282
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