【導(dǎo)讀】超寬帶是一種強(qiáng)大的無線通信技術(shù)，通常被稱為UWB。該技術(shù)用途廣泛，可執(zhí)行多種難以分類的任務(wù)。
超寬帶是一種強(qiáng)大的無線通信技術(shù)，通常被稱為UWB。該技術(shù)用途廣泛，可執(zhí)行多種難以分類的任務(wù)。
例如，UWB通常用作測距技術(shù)，可精確定位物體的位置，輕松地找到可能放錯地方或丟失的東西，比如錢包。另一方面，UWB也是一種定位技術(shù)，用于測量距離和確定運(yùn)動方向，在機(jī)場和購物中心等大型室內(nèi)空間進(jìn)行導(dǎo)航。此外，UWB定位技術(shù)還可以讓其他設(shè)備感應(yīng)到智能手機(jī)或智能手表的存在。例如，您可以根據(jù)自己的位置自動鎖上或解鎖前門；當(dāng)您接近汽車時，它會自動解鎖駕駛室側(cè)門并啟動發(fā)動機(jī)，而在您離開時則會關(guān)閉車門和發(fā)動機(jī)。
UWB也可以作為一種雷達(dá)技術(shù)，用于感知存在和運(yùn)動，從而更容易檢測到是否有人離開房間或在生產(chǎn)設(shè)施中跟蹤物體。超寬帶雷達(dá)甚至可以用于拯救生命，在緊急情況下檢測生命跡象；或者在日常生活中，作為汽車兒童檢測系統(tǒng)的組成部分。如果在停放的汽車后座上檢測到兒童，該系統(tǒng)會提醒駕駛員。
通過結(jié)合這些功能，UWB可以使日常系統(tǒng)變得更智能、更安全、更自主。例如，在家中、道路上、醫(yī)療設(shè)施和工業(yè)環(huán)境中，配備UWB的系統(tǒng)可以通過測距和雷達(dá)的不同組合，實(shí)現(xiàn)新型空間感知功能。它們能夠利用存在、位置和運(yùn)動信息來節(jié)省能源，提高自動化水平，保障人員的安全，或者讓熟悉的體驗(yàn)變得更直觀、更愉快。
此外，由于UWB可以輕松與其他成熟的無線協(xié)議(如Wi-Fi、藍(lán)牙及近場通信(NFC))結(jié)合使用，開發(fā)人員正在探索優(yōu)化功耗、簡化用戶交互的方法，并通過將UWB與其他無線協(xié)議相結(jié)合來提高精度。
行業(yè)支持
標(biāo)準(zhǔn)化對于UWB等技術(shù)至關(guān)重要。UWB旨在實(shí)現(xiàn)各種用戶體驗(yàn)和服務(wù)，包括設(shè)備對設(shè)備和設(shè)備對基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用。芯片組的可用性促進(jìn)了該技術(shù)的推廣，并提高了從消費(fèi)類移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到汽車等各個垂直領(lǐng)域的采用率。這也促成了多個不同生態(tài)合作體系的建立，以支持制定針對不同領(lǐng)域的可互操作UWB解決方案的標(biāo)準(zhǔn)。以下是指導(dǎo)UWB發(fā)展的一些關(guān)鍵組織：
? FiRa聯(lián)盟是一個非營利組織，于2019年在恩智浦的幫助下成立，旨在推動UWB技術(shù)在訪問控制、基于位置的服務(wù)和設(shè)備間通信等場景中的應(yīng)用。FiRa聯(lián)盟創(chuàng)建了一個認(rèn)證計(jì)劃，該計(jì)劃基于其開發(fā)的測試規(guī)范和工具，主要針對面向消費(fèi)者的設(shè)備，展示了使用UWB進(jìn)行測距和定位的設(shè)備的互操作性。
? 汽車連接聯(lián)盟(CCC) 是一個標(biāo)準(zhǔn)組織，恩智浦是其創(chuàng)始成員之一。自2011年以來，CCC一直專注于汽車與智能手機(jī)的連接。CCC數(shù)字鑰匙規(guī)范于2018年首次發(fā)布，旨在創(chuàng)建一個基于UWB的智能電子生態(tài)合作體系，使移動設(shè)備能夠安全地存儲、驗(yàn)證和共享智能汽車的數(shù)字鑰匙。該規(guī)范得到了認(rèn)證計(jì)劃的支持，用于確認(rèn)安全性并確保汽車門禁解決方案的互操作性。
? 連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(CSA) 由恩智浦協(xié)助成立，最初名為ZigBee聯(lián)盟，如今因其推出的Matter標(biāo)準(zhǔn)而聞名。Matter是智能家居和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的互操作性標(biāo)準(zhǔn)。2023年，CSA推出了新標(biāo)準(zhǔn)Aliro，改變了用戶使用移動設(shè)備或可穿戴設(shè)備解鎖門和其他入口的方式。Aliro協(xié)議由包括恩智浦在內(nèi)的近200家成員公司支持，涵蓋了NFC、低功耗藍(lán)牙(BLE)和UWB等技術(shù)的定義。與Matter一樣，CSA將為Aliro建立認(rèn)證計(jì)劃，以確?？缭O(shè)備的安全、便捷和一致的體驗(yàn)。
為了讓用戶可以使用UWB設(shè)備與任何其他UWB設(shè)備進(jìn)行交互，無論是家里的空調(diào)還是汽車門禁，需要一個生態(tài)合作體系來開發(fā)安全且可互操作的解決方案。為了實(shí)現(xiàn)這種無縫互動，包括FiRa、CCC和CSA在內(nèi)的行業(yè)利益相關(guān)者經(jīng)常合作。雖然他們可能各自專注于UWB的不同方面，但他們攜手并肩，共同致力于促進(jìn)互操作性、擴(kuò)大規(guī)模和推廣下一代UWB用例。
智能手機(jī)中的UWB
UWB技術(shù)在如此廣泛的用例中快速增長的另一個原因是，它現(xiàn)在已經(jīng)成為蘋果、谷歌、三星等最新旗艦智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能。
這為UWB功能創(chuàng)建了現(xiàn)成的基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)人員迅速利用了這一優(yōu)勢，特別是在面向消費(fèi)者的應(yīng)用中。例如，資產(chǎn)跟蹤器、數(shù)字鑰匙和各種智能家居設(shè)備(如風(fēng)扇、燈和智能音箱)都可以與支持UWB的智能手機(jī)進(jìn)行交互并對其做出響應(yīng)。
目前，全球已有超過10億臺設(shè)備支持UWB技術(shù)。ABI Research預(yù)計(jì)，到2025年，UWB設(shè)備的年出貨量將超過5億臺。隨著越來越多的智能手機(jī)、智能手表和其他可穿戴設(shè)備/便攜式設(shè)備將UWB作為標(biāo)準(zhǔn)功能，消費(fèi)者對這項(xiàng)技術(shù)的熟悉度將不斷提高，這反過來將推動對UWB應(yīng)用場景的需求。
UWB技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、移動設(shè)備、工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。了解Trimension UWB產(chǎn)品如何通過安全測距和雷達(dá)功能實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用場景。
當(dāng)前和未來的應(yīng)用場景
在標(biāo)準(zhǔn)組織的推動下，UWB技術(shù)不斷發(fā)展，并在主流消費(fèi)電子設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用。我們預(yù)計(jì)，UWB將成為與日常生活無縫融合的系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能。以下是一些正在進(jìn)行的示例：
? 汽車：如前所述，UWB已經(jīng)成為CCC數(shù)字鑰匙規(guī)范的一部分，該規(guī)范允許駕駛員使用智能手機(jī)自動化管理汽車門禁。用戶無需出示智能手機(jī)或智能手表即可打開和啟動汽車。為了保護(hù)無感數(shù)字鑰匙，支持UWB的移動設(shè)備和汽車會相互進(jìn)行身份驗(yàn)證，汽車會驗(yàn)證移動設(shè)備的CCC數(shù)字密鑰是否授權(quán)所請求的操作。此外，具有高精度飛行時間測量的安全測距可以防止中繼攻擊，這種攻擊通過信號放大來欺騙車輛，使其誤以為移動設(shè)備就在附近，即使實(shí)際并非如此。
UWB技術(shù)在汽車中的一個重要增長趨勢是后排乘客提醒(ROA)系統(tǒng)，也稱為兒童遺留檢測(CPD)系統(tǒng)。這些車載系統(tǒng)能夠防止兒童被遺留在過熱的汽車中——這是UWB在汽車中的另一個主要趨勢。UWB雷達(dá)穩(wěn)定可靠且非常精確，甚至可以檢測到非常微小的身體運(yùn)動，包括嬰兒呼吸時胸部的起伏。因此，UWB雷達(dá)成為ROA/CPD系統(tǒng)的理想選擇。此外，汽車制造商選擇UWB技術(shù)用于ROA/CPD系統(tǒng)的另一個原因是，汽車現(xiàn)有的UWB測距解決方案可以擴(kuò)展其功能，以包括ROA/CPD系統(tǒng)所需的UWB雷達(dá)。這使得UWB測距和雷達(dá)功能能夠結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)多種用途。UWB雷達(dá)在汽車中還有其他應(yīng)用。例如，它可以用于安全帶提醒系統(tǒng)，將安全帶的狀態(tài)與座椅占用情況相結(jié)合。如果系統(tǒng)檢測到座椅上有人未系安全帶，汽車會發(fā)出持續(xù)的警報(bào)，直到安全帶系好為止。
? 智能家居和智能樓宇：支持UWB的智能手機(jī)和遙控器可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)控制和“查找我的”功能。支持UWB的音箱能夠根據(jù)房間的占用情況和聽眾的位置(及其移動)來優(yōu)化聲音渲染。起居室可以根據(jù)人員位置自動調(diào)整設(shè)置，優(yōu)化暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)、照明網(wǎng)絡(luò)和娛樂系統(tǒng)的運(yùn)行和能效。此外，UWB技術(shù)還可以用于安全身份驗(yàn)證、點(diǎn)對點(diǎn)控制、安全門禁、障礙物感應(yīng)、存在檢測和地圖繪制等功能。這些功能提高了自動化水平，使家用電器更安全、更高效、使用更直觀。
? 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：UWB技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)施和其他工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用包括跟蹤在制品(WIP)貨物、工具和重型設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率。最近，UWB還被用于管理員工的訪問控制、在緊急情況下定位工作人員，以及支持地理圍欄功能，以確保只有授權(quán)人員才能進(jìn)入受限區(qū)域。地理圍欄也可以與自動駕駛汽車結(jié)合使用，以避免進(jìn)入危險環(huán)境。此外，配備UWB設(shè)備的機(jī)器人可以連續(xù)感測人或移動物體的存在，并在檢測到目標(biāo)進(jìn)入指定區(qū)域時自動停止操作。將UWB技術(shù)與攝像頭結(jié)合應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺，可以增強(qiáng)自主性、提高能效，并提升安全性。
恩智浦助力您探索UWB的應(yīng)用場景
由于超寬帶是一種通用技術(shù)，涉及廣泛的場景、應(yīng)用和市場，因此很難確定從哪里入手。在這方面，我們能夠助您一臂之力。
恩智浦率先將超寬帶應(yīng)用于測距和雷達(dá)領(lǐng)域，提供了廣泛的UWB解決方案組合。我們的Trimenion?產(chǎn)品適用于移動設(shè)備、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和汽車領(lǐng)域，支持測距和雷達(dá)應(yīng)用，旨在實(shí)現(xiàn)互操作性。我們與FiRa、CCC和CSA等一流的應(yīng)用和行業(yè)組織深入合作，在定義、開發(fā)和部署UWB設(shè)備方面占據(jù)優(yōu)勢。此外，憑借我們在各個相關(guān)領(lǐng)域的深厚專業(yè)知識和完整的系統(tǒng)解決方案，客戶可以受益于我們的集成方法，并節(jié)省研發(fā)資源。
了解更多關(guān)于Trimension UWB技術(shù)、其改變?nèi)粘ｓw驗(yàn)的能力，以及恩智浦在客戶支持方面的承諾。
作者：
Marc Manninger
Marc Manninger是恩智浦產(chǎn)品及市場營銷經(jīng)理，在半導(dǎo)體行業(yè)擁有9年的豐富經(jīng)驗(yàn)。他畢業(yè)于格拉茨技術(shù)大學(xué)和圣保羅大學(xué)，獲得軟件工程及工商管理碩士學(xué)位。在他的職業(yè)生涯中，他致力于智能汽車門禁系統(tǒng)的各種軟件項(xiàng)目和產(chǎn)品。他作為產(chǎn)品和市場營銷經(jīng)理，負(fù)責(zé)恩智浦的汽車UWB、NFC和安全芯片。
Bernhard Grosswindhager
Bernhard Grosswindhager是汽車UWB產(chǎn)品和市場營銷經(jīng)理，負(fù)責(zé)產(chǎn)品和營銷策略的制定。他擁有格拉茨技術(shù)大學(xué)電氣工程博士學(xué)位，研究方向是UWB定位和通信。除了學(xué)術(shù)生涯外，他還曾在醫(yī)學(xué)工程和汽車行業(yè)擔(dān)任過不同的職務(wù)。
Sunil Jogi
Sunil Jogi目前擔(dān)任恩智浦UWB市場總監(jiān)。他負(fù)責(zé)開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的超寬帶(UWB)傳感器產(chǎn)品，以及建設(shè)基于UWB技術(shù)的生態(tài)合作體系。他還積極參與UWB技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和認(rèn)證工作。他在UWB以外的技術(shù)領(lǐng)域也有超過20年的產(chǎn)品和生態(tài)合作體系拓展經(jīng)驗(yàn)，包括NFC、支付和運(yùn)輸。此外，Sunil還與其他專家共同撰寫了一本關(guān)于超寬帶技術(shù)的書，并在連接和傳感器技術(shù)方面擁有多項(xiàng)創(chuàng)新的專利。
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