UWB創(chuàng)業(yè)者談iPhone11集成UWB芯片
我們是專注UWB（Ultra Wideband超寬帶）高精度定位解決方案多年的創(chuàng)業(yè)者，從9月10日蘋果發(fā)布iPhone11開始，這個相對低調(diào)的行業(yè)突然熱鬧了起來。這個在行業(yè)內(nèi)傳了1年多的消息終于坐實，各種專業(yè)和業(yè)余的文章相繼出現(xiàn)，甚至股市還有“UWB概念股”。我們有必要把自己對行業(yè)的理解介紹出來。
UWB是業(yè)界公認(rèn)定位精度最高的無線電技術(shù)，以其較高的時間分辨力、抗多徑效應(yīng)等特點使其尤其適合用于高精度定位或測距。這些年國際室內(nèi)外定位大賽前幾名普遍采用UWB技術(shù)，而且目前沒看到更有潛力的競爭技術(shù)出現(xiàn)。具體UWB技術(shù)細(xì)節(jié)，百度各種文章講的較多，不再贅述。
我們UWB行業(yè)內(nèi)的廠商此前都在做B端，典型應(yīng)用包括工廠、倉儲、隧道、司法等各種垂直行業(yè)的人員或物資高精度定位。我們也期盼著產(chǎn)品能賣入C端，但一直沒有手機(jī)廠商能集成UWB技術(shù)，好在蘋果終于來了！
蘋果和UWB
蘋果在官網(wǎng)上只介紹了U1超寬帶芯片可用于AirDrop，將手機(jī)指向另一個手機(jī)，通過測向和定位可以優(yōu)先連接該手機(jī)。有理由懷疑，蘋果不可能為了協(xié)助AirDrop專門增加一顆芯片，這里的故事空間可以很大。
其實蘋果早些年開始已經(jīng)進(jìn)行了多項UWB布局，下面這個是關(guān)于UWB用于汽車車鑰匙的專利：
下面這個專利甚至傳說蘋果要用UWB技術(shù)做iBeacon V2：
未來應(yīng)用場景
當(dāng)代的UWB芯片可以總結(jié)成：高安全高精度的測距芯片。高精度測距能力可以實現(xiàn)高精度定位，高安全性保障數(shù)據(jù)安全。
1. 高精度定位。
如果說藍(lán)牙iBeacon是店鋪級別的定位精度，那么UWB可以說是物品級別的定位精度。想象下，我們在網(wǎng)上看到一個心儀商品，可以直接手機(jī)定位導(dǎo)航到線下實體店的商品旁。當(dāng)然這種定位方式需要在環(huán)境里要預(yù)先安裝好UWB定位基站，這些不是蘋果親自做，主要由產(chǎn)業(yè)鏈伙伴做。
還有一類重要的定位方式是：AOA（Angle of Arrival）測向+測距。據(jù)說蘋果手機(jī)集成了多天線陣列，所以可以通過測量方向?qū)崿F(xiàn)很多新穎的功能。AirDrop將用這種技術(shù)來更準(zhǔn)確判斷連接對象。傳說蘋果將會發(fā)布基于UWB技術(shù)的防丟器并能通過Find My功能精確定位尋找。
注意！這完全就是我們公司在17年底設(shè)計和申請專利的產(chǎn)品呀，當(dāng)時手機(jī)還沒有集成UWB，還需要在手機(jī)后蓋上粘貼UWB AOA模塊并與手機(jī)通過藍(lán)牙相連。不止可以在C端用于停車場找車、找寵物、找娃、找鑰匙，還可以在B端工廠倉庫里找物資，也可以用于陌生人社交找人，這簡直就是終極找東西的神器。想象下，在車海中快速找到來接我的滴滴快車。這種應(yīng)用是不需要環(huán)境中部署基站的，只需要雙方都具有UWB設(shè)備。
關(guān)于AOA技術(shù)，事實上，小米平衡車在多年前發(fā)布的自動跟隨平衡車就采用該技術(shù)，也有些廠家的自動跟隨行李箱采用相同技術(shù)，這兩類產(chǎn)品都需要使用者佩戴UWB手環(huán)。
2. 數(shù)據(jù)通信
UWB可以實現(xiàn)數(shù)倍于藍(lán)牙的傳輸速率（6.8Mbps以上），功耗卻并不高。UWB在2000年初曾與WIFI技術(shù)競爭數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，但失敗了。后來UWB逐漸在高精度定位領(lǐng)域找到獨特應(yīng)用點，現(xiàn)在憑借低功耗和高安全性，重新回來了。最新IEEE802.15.4z標(biāo)準(zhǔn)對UWB的安全性做了特別加強。
3. 無感門禁/支付
UWB的時間戳測距原理使得UWB幾乎不可能通過被截獲復(fù)制的方法偽造出自己的位置，那么UWB可以作為安全性很高且便捷的新型鑰匙了。iPhone11可以作為車鑰匙，提供比現(xiàn)有無鑰匙進(jìn)入技術(shù)安全性更高、定位精度更高的體驗。想象下，拿著手機(jī)距離車輛5米時車燈自動點亮，距離車門1米時，對應(yīng)車門自動解鎖。如果此時轉(zhuǎn)身，邁開一步離開，車門自動上鎖。iPhone11希望連接未來所有汽車，這也許是蘋果推出U1芯片的重要原因。
在智能鎖上應(yīng)用也是可能的，三星在19年初CES期間以及發(fā)布一款應(yīng)用UWB技術(shù)的智能鎖，只是當(dāng)時還沒有手機(jī)鑰匙，需要佩戴專用的UWB鑰匙。但我個人認(rèn)為iPhone11在國內(nèi)家用門鎖上應(yīng)用噱頭大于實用，畢竟指紋鎖會更方便些。
iPhone11也可以通過與POS機(jī)安全測距等方式為Apple Pay等支付技術(shù)提供更安全的無感支付體驗。甚至將來拿了UWB手機(jī)的人可以直接無感過UWB地鐵閘機(jī)，而無需掏手機(jī)出來掃碼或刷NFC，類似汽車ETC過閘機(jī)一樣。這里空間很大，不去展開，我們已經(jīng)申請了專利。
未來應(yīng)用場景
iPhone11之前，業(yè)界已將UWB芯片量產(chǎn)的主要有愛爾蘭Decawave、法國Bespoon等少數(shù)廠家。其中愛爾蘭Decawave（德卡維）公司DW1000芯片應(yīng)用最廣泛，占有市場絕大部分份額。該公司背后也有中國投資機(jī)構(gòu)的支持。Decawave公司下一代DW3000芯片計劃在2020年量產(chǎn)，支持最新的IEEE 802.15.4z，并且支持單芯片AOA（PDOA技術(shù)）。
此外，荷蘭NXP（恩智浦）公司在9月17日正式發(fā)布了其SR100T安全精密測距芯片，支持最新IEEE 802.15.4z，為市場加入強心針。此前NXP已經(jīng)和大眾汽車聯(lián)手開發(fā)UWB車鑰匙應(yīng)用。
國內(nèi)外還有些創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊也在做UWB芯片，注意現(xiàn)階段不支持IEEE 802.15.4z最新標(biāo)準(zhǔn)的將沒有未來。
UWB遵從什么國際標(biāo)準(zhǔn)？
Decawave公司的DW1000支持IEEE 802.15.4-2011標(biāo)準(zhǔn)，明年2020年量產(chǎn)的DW3000芯片將支持最新的IEEE 802.15.4z標(biāo)準(zhǔn)。蘋果的U1和NXP新發(fā)布的SR100T也都支持IEEE802.15.4z最新標(biāo)準(zhǔn)。802.15.4z在原有標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上定義了新的特性，可以提升安全、功耗更低、且傳輸距離更遠(yuǎn)。注意IEEE 802.15.4z是向前兼容的，所以iPhone11可以和現(xiàn)在普遍應(yīng)用的IEEE 802.15.4-2011標(biāo)準(zhǔn)的DW1000對接，但這只是理論上存在可能，因為現(xiàn)在UWB領(lǐng)域并沒有網(wǎng)絡(luò)層及以上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然同樣是采用DW1000芯片的系統(tǒng)，但不同廠家產(chǎn)品是完全不兼容的。定位算法也有很多種，適用不同的場景，并沒有一個開源的算法給大家用。往往需要廠家做大量的算法研究工作，并結(jié)合各種場景做大量迭代。UWB芯片都能買到，但此前真正做出工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)穩(wěn)定可靠定位系統(tǒng)的廠商鳳毛麟角。在蘋果未來逐漸開放其U1芯片定位應(yīng)用的SDK后，預(yù)計會有部分改觀。
2B領(lǐng)域當(dāng)前大量應(yīng)用場景是位置監(jiān)控型應(yīng)用，即從后臺看其它人員物資的位置，而人員和物資并不需要知道自己的位置；而C端場景是反過來的，重點是手機(jī)需要知道自己的位置，而后臺并不需要知道。因為功耗、系統(tǒng)容量、實時性等因素，這兩類應(yīng)用場景的算法目前是有較大差異的。手機(jī)可以一天一充電，物資標(biāo)簽恨不得用5年。
UWB也有國際聯(lián)盟了
2018年12月成立了UWB Alliance聯(lián)盟，聯(lián)盟創(chuàng)始成員包括Decawave等。UWB Alliance聯(lián)盟在確保UWB與WIFI擴(kuò)頻申請頻譜兼容共存等方面做了很多幕后貢獻(xiàn)。
根據(jù)UWB Alliance路線圖，計劃在2020年Q4將網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層訂立標(biāo)準(zhǔn)。
2019年8月成立的FiRa（Fine Ranging）聯(lián)盟，創(chuàng)始成員是NXP、三星等。FiRa聯(lián)盟當(dāng)前側(cè)重于推動UWB設(shè)備的互操作性。
總結(jié)
此刻，在B端，基于UWB的高精度定位和各個垂直行業(yè)的結(jié)合正在快速開展，并且越來越有機(jī)。從傳統(tǒng)的隧道管廊、公檢法司、醫(yī)療養(yǎng)老，到新興的工業(yè)4.0、智慧倉儲、新零售，高精度定位正在賦能各個垂直行業(yè)，為該行業(yè)的智慧升級提供基礎(chǔ)技術(shù)和靈感，使其決策具有更高精細(xì)度。
未來，在C端，蘋果牽頭和各大手機(jī)廠商的加入，將賦予UWB技術(shù)新的使命。
