“一指連”，聽上去很酷，如同以往拿著遙控對準電器產品便可以做一系列的功能操作，只不過在當下遙控已經變為我們的手機，而手機對應操作的可以是千千萬萬的智能設備，不僅僅是電視、空調等等。

小米在針對目前智能家居使用痛點和基于對未來萬物互聯的交互方式的思考推出了一項“創新”功能應用。實際“創新”帶有引號是源于應用是新的，而技術則是誕生已久的UWB（超寬帶通信）。小米依靠UWB技術，能夠令手機與智能設備具有空間的感知能力，通過手機指向設備即可進行操作。

小米“一指連”革新智慧家庭的交互

UWB是何方神圣？我們其實可以理解它與我們日常接觸的WiFi、藍牙、NFC、4G、5G等一樣，同屬于無線連接技術的一種。因此不只是小米，三星在日前宣布超寬帶（Ultra-Wideband：UWB）的技術是“無線技術的下一件大事”，而其今年8月發布的Galaxy Note20 Ultra和9月發布的Galaxy Z Fold2均已經支持UWB技術。

不過相比較之下，三星和小米在UWB技術產品導入上均不如蘋果。一年前，蘋果已經在iPhone 11系列上植入“U1”的UWB芯片，而來到今年的iPhone 12系列仍然不例外，全系標配UWB芯片，同期發布的HomPod mini上也加入了UWB芯片。

雖然業界認為iPhone 11上加入UWB芯片是服務于iOS設備間使用頻率很高的AirDrop功能，其能大幅提升其用戶體驗，但是UWB能做的不僅僅是這樣。隨著UWB生態產業鏈的逐漸成熟，蘋果已經在手機、音箱、手表上推進UWB連接，未來可能會在電視、手環、平板等一系列智能設備上推廣開來。毫無疑問蘋果在基于UWB技術打造一套豐富的產業生態。

目前UWB最優的應用環境是室內或者相對密閉的空間，有著厘米級的定位精度的UWB技術大有用武之地。UWB不僅可以非常精確地進行位置跟蹤，還可以快速地進行數據傳輸。

如雷軍所言，UWB技術在消費級別市場的應用創新大幕即將拉開，而“一指連”僅僅是其應用中的一環。可以明確的是，UWB并不是WiFi、藍牙等短距離無線技術的替代者或者革者，其更多是與WiFi、藍牙技術、應用等方面的優勢互補，滿足不同場景下無線連接需求，為未來萬物互聯奉獻自己的力量。

UWB技術優劣勢在哪？

UWB是一種低功耗的無線通信和感知技術，與常見的連續載波寬帶通信方式不同，UWB利用納秒級（0.3ns）的窄脈沖傳輸數據，有較為精確的定位與感知能力，可用在無線個人局域網絡、家庭網絡連接、精確定位和短距離雷達等領域。

據前華為手機美國采購部主管楊如春文章介紹，在著名的Gartner技術炒作曲線里，UWB在2004年炒作周期中達到頂峰，但在2008年后被拋棄。放在那時候，已經有一批初創公司因此而倒閉，不過到了2019秋季蘋果在iPhone 11發布會上，三款新手機均配備一個自研的U1芯片，支持室內導航和物件跟蹤服務，市場興趣又重新恢復起來。

UWB從誕生到現在經歷了不同的標準演進階段，而不同階段則是決定了其市場應用的方向和接受度。第一代UWB標準的主要組織是WiMedia聯盟，他們定義UWB為低速率無線個域網（LR-WPAN）的一種物理層實現方式，在IEEE 802.15.4協議上實現標準化。WiMedia聯盟2002年成立后推出的第一代標準是802.15.4a，專門為短距無線高速率數據傳輸而設計，在2006年完成標準制訂。

可惜的是，UWB當時策略上有失誤，其選擇與WiFi、藍牙、USB爭奪市場。最終由于市場時機、技術復雜度、網速體驗等諸多原因而沒能戰勝WiFi， 在線纜取代上又因為發熱和價格敗給藍牙和USB，高成本、高功率和缺乏標準化等三個硬傷成為其暫時褪去的原因。

幸好后續UWB工作小組等組織的專家們一邊繼續完善802.15.4a，一邊默默的在2018年推出新標準即802.15.4z，將物理層分為高速率和低速率兩個實現方式，并在高速率中加入了定位功能。

正是由于后續的標準制定更新，UWB對應的市場也有所變化，從而開拓和找準自己的應用領域。從功能來看，UWB有通訊連接和精準測距定位兩項，而后者會是UWB的殺手锏。

據一名從事UWB技術研發的人員介紹：“UWB技術有著厘米級的定位精度，這在室內密閉以及小范圍的空間非常有用，這是目前WiFi和藍牙等主流無線技術所不具備的能力。基于AOA模式的UWB定位技術方案很便捷，也不需要再額外地鋪設基站，非常適用于消費級應用領域。”

室內環境下，衛星信號會被嚴重干擾，因此GPS或北斗等衛星定位方法是不可行的。因此在室內或者相對密閉的空間下，其需要一套室內的定位體系，常見的室內無線定位技術還有：Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波，而UWB會是里面的佼佼者。

“UWB技術區別于現存的窄帶寬通信系統，擁有500MHz超大帶寬來傳輸信息，將定位精度提高至厘米級別。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技術研發人員補充。

UWB定位的基本原理是飛行時間測算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。為了實現始終同步，ToF測距方法采用了時鐘偏移量解決時鐘同步問題。由于ToF測距方法的測距精度容易受兩端節點中的時鐘偏移量的影響，為了減少此類錯誤的影響，其采用反向測量方法，即遠程節點發送數據包，本地節點接收數據包，并自動響應。通過平均正向和反向多次測量的平均值，減少對任何時鐘偏移量的影響，從而減少測距誤差。

測距精度的提升有利于室內定位精度準確，UWB芯片的定位精度正常情況下可以達到10cm，同時其可探測移動的角度誤差控制在3度以內。對比WiFi、藍牙，其定位精度要高出它們好幾個數量級，可以滿足目前大部分室內場景應用的定位需求。

當然技術本身肯定有兩面性的，由于工作頻段較高和大頻寬，如果在室內遇到實體墻阻擋，那會使得UWB信號衰減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體墻遮擋，將使得UWB無法定位。

此外鋼板也會對UWB的脈沖信號吸收嚴重，導致UWB無法定位。玻璃、木板、紙板等則是對UWB定位精度沒太大的影響。

UWB從技術上來看，由于超寬帶使用非常大的無線電頻譜塊在短距離內發送和接收數據。試想一下，其就相當于一個微小的無線電塔，可以同時將數據發送到轉盤的每個電臺，不過因為功率有限，其不會影響到房間外的無線電，而且UWB使用了不會干擾傳統無線電的特殊頻率。

因為各種無線電信號的強度和方向便能確定該信號塔的位置，所以這就是其定位精度高，而且信號干擾低的原因，同時還能夠傳達大量的信息。

簡單來說，UWB設備能夠將探測精度縮小至10厘米以內的范圍，此外UWB設備采用的頻率較高，頻帶也更寬，雖然傳輸距離有限，但它幾乎不會對其它無線信號造成影響，且傳輸容量和速率更大。
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