你应该听说过Wi-Fi、蓝牙和5G。现在是时候学习另一个无线通信术语了:UWB（ultra wideband）。智能手机领域的领先者苹果(Apple)和三星(Samsung)已经在其高端机型中加入了该功能，包括iPhone 11、iPhone 12、Galaxy Note 20 Ultra，现在又有了Galaxy S21 Plus和S21 Ultra。Apple Watch 6也内置了UWB功能。这项技术可以让你精确定位手机、遥控钥匙和追踪确切位置，帮助你找到丢失的狗或自动解锁你的汽车。 UWB通过测量超短无线电脉冲在设备之间传输的时间来计算位置，误差不超过半英寸。它非常适合三星的新SmartTags，它使用蓝牙启动，但在未来将获得UWB支持，以及苹果期待已久的AirTag追踪器。包括奥迪、宝马和福特在内的汽车制造商也对UWB很感兴趣。 目前，UWB的使用还很有限，但随着它的成熟和扩展到更多的设备，UWB可能会带来这样一个世界:在你接近笔记本电脑时，只要携带手机或佩戴手表，就能帮助你登录笔记本电脑，或者在你离开家锁上房门时，笔记本电脑就会自动关闭。 ABI Research分析师Andrew Zignani表示:＂能够准确判断你在某个环境中的位置变得越来越重要。＂他预计UWB设备的出货量将从2020年的1.5亿部飙升至2025年的10亿部。＂一旦这项技术嵌入到智能手机中，就会为无线技术带来非常重要的机遇。＂ 下面我们来看看UWB及其用途。 UWB有什么好处? 基于卫星的全球定位系统(GPS)的设备在地图上自我定位很有用，但在室内很难找到更精确的东西。UWB没有这方面缺陷。 UWB可以把你的电视从你孩子的Netflix页面切换到你的内容。你的智能扬声器可以为你提供日历提醒。当你进入家庭办公室时，你的笔记本电脑就会自动开启。 想象一下这样的场景:你离开办公室，当你靠近你的车时，车门上的接收器识别出你的手机，并为你解锁。当你从家里的车里出来时，接收器识别出你已经不在车里了，并锁上车门。 有了UWB，你的家就能识别出你回来了，并自动亮灯。这项技术可以自动打开门，打开家庭音响系统，跟着你从一个房间走到另一个房间。恩智浦半导体(NXP Semiconductors)的首席技术官Lars Reger说:＂我就像走一个声光俱全的房子里。＂恩智浦半导体是UWB技术的支持者，其芯片广泛应用于汽车。 Reger说，基于蓝牙的位置传感至少需要两秒钟才能准确定位你的位置，但UWB要比它快1000倍。 支持者说，超宽频带来的不仅仅是便利。传统的遥控钥匙在远程解锁汽车方面存在安全问题:犯罪分子可以利用模仿汽车和钥匙通信的中继攻击来窃取车辆。UWB有针对这类问题的密码保护。 同样的，基于位置传感的追踪行踪的能力也有缺点，尤其是如果你不喜欢大数据跟踪你的活动，或者当你路过咖啡店时，你的手机里充斥着优惠券信息。但随着如今隐私保护的推进，手机制造商很可能不会让设备在未经你允许的情况下追踪你的手机。 三星是如何使用UWB的? 在上周四的Galaxy S21发布会上，三星称超宽频是一种无线技术，将给你的生活带来新的便利。 三星直接面向消费者中心的Kevin Chung在发布会上说:＂有了数字钥匙，你就可以用你的移动设备打开你的房门。你可以用手机打开车门。你走到门前，门就会自动打开。＂ 你可以向朋友或家人发送数字钥匙，三星的AR finder应用程序将在拥挤的停车场为你的汽车指明方向。三星宣布与宝马、奥迪、福特和现代的Genesis Motor进行数字钥匙合作。 三星稍后也将提供超宽频UWB SmartTags。 苹果是如何使用UWB的? 自iPhone 11系列以来，iPhone就一直使用苹果公司(Apple)的新型UWB芯片U1。它加入了苹果开发的其他几款处理器的行列，包括为iPhone和iPad提供支持的A系列处理器、新MAC电脑核心的M1处理器，以及在Mac电脑上处理Touch ID和其他安全功能的T系列处理器。 ＂新的苹果设计的U1芯片使用UWB技术进行空间感知——允许iPhone 11 Pro精确定位其他配备U1的苹果设备。＂苹果在谈到U1芯片时表示。＂通过U1和iOS 13，你可以将你的iPhone指向别人的iPhone, AirDrop会对该设备进行优先级排序，这样你就可以更快地分享文件。而这仅仅是个开始。＂ 苹果目前只承诺在自己的设备之间建立UWB连接。但是UWB标准化应该会打开一个其他连接的世界，软件的调整应该会让苹果适应UWB标准的成熟。 苹果多年的UWB工作在几个专利上表现得很明显。包括专利形成超宽频脉冲在距离测量精度，使用电话、手表或密钥卡开启一辆车，计算出通往汽车的路径，以便汽车可以向您的手机发送生物识别身份验证请求，以及让蓝牙和UWB合作授予您访问汽车的权限。 还有谁对UWB感兴趣? 其他与UWB合作的公司包括消费电子巨头三星和索尼;芯片制造商Decawave、高通、恩智浦和意法半导体;汽车制造商大众、现代和捷豹路虎;以及汽车电子巨头博世。另一个著名的玩家是Tile，它提供追踪服务多年，可以帮助您找到钥匙串和钱包之类的东西。 令人困惑的是，这些公司已经合并成两个行业集团，2018年12月成立的UWB联盟和2019年8月成立的FiRa联盟(＂fine ranging＂的缩写)。三星也加入了FiRa，苹果没有加入。 除此之外，汽车互联联盟正在研究数字钥匙技术。Harrington说，这三个小组已经弄清楚谁在做什么，以避免与对方利益冲突。 FiRa正在制定标准，以确保UWB设备能够正常工作，而UWB联盟正试图将Wi-Fi扩展到UWB也使用的6GHz无线频段所带来的UWB问题最小化。例如，在6GHz频段发送的Wi-Fi信号会有短暂的停顿，UWB传输可能会潜入这些间隙，UWB联盟执行董事Tim Harrington说。 UWB是如何工作的? UWB的想法已经存在了几十年了——事实上，南加州大学在1996年建立了一个名为ultra的UWB实验室。Harrington说，其中一些概念可以追溯到无线电先驱Guglielmo Marconi。 UWB设备在异常宽的无线电波频谱中发送大量非常短、低功率的能量脉冲。UWB的频率范围至少跨越500MHz，而Wi-Fi频道的宽度只有UWB频道的十分之一。超宽频的低功率信号对其他无线电传输的干扰很小。 UWB每秒发送10亿个脉冲，即每纳秒1个。通过以模式发送脉冲，UWB对信息进行编码。Harrington说，编码一个比特数据需要32到128个脉冲，但考虑到比特到达的速度，这使得数据速率可以达到每秒7到27兆比特。 早在15年前，IEEE(电气和电子工程师协会)就开发了一种名为802.15.4的UWB标准，但它并没有因为其最初的预期用途——快速发送数据。 但是室内精确定位又让UWB成为热门话题了? 像Spark Microsystems这样的公司使用UWB进行数据传输，但大多数科技巨头喜欢用它来精确测量位置。尽管802.15.4在几年前刚创建时就失败了，但UWB正在复兴，因为它的超短无线电脉冲可以让计算机非常精确地计算距离。 现在，UWB技术的发展再次活跃起来，例如，802.15.4z标准增强了关键fobs和支付的安全性，并将定位精度提高到不到1厘米。解决目前的中继攻击问题是802.15.4z的首要任务，即采用无线电技术的人本质上复制并粘贴密钥卡或智能手机解锁系统的无线电通信。Harrington说:＂有了UWB的精确感测，你就可以知道自己的确切位置，你可以完全切断中间的人(中继)攻击。＂ 另一个积极发展的领域是改进使用手机在支付终端进行支付的方式。 无线电波在十亿分之一秒内传播约30厘米(1英尺)，但通过短脉冲，设备可以非常精确地计算出距离。由于多个天线位于不同的位置，UWB无线电可以计算到另一个设备的方向，而不仅仅是距离。 UWB与与物联网，门铃，扬声器，灯泡和其他设备的网络完美地结合在一起。 它已经被用于位置传感。NFL球场设有UWB发射器，这是用于即时重播技术的一部分。据Harrington说，一个橄榄球的位置每秒会更新2000次。 波音公司在其庞大的工厂车间使用UWB来跟踪超过10,000件工具、手推车和其他物品。 UWB耗电非常少。一种每秒发送一次脉冲的传感器，仅靠一枚纽扣电池就可以工作七年。 Verizon有所谓的5G-UWB。这是一样的吗? 不。Verizon也用了同样的说法，但这只是一个品牌标签。 发言人Kevin King表示:＂5G-UWB是我们5G服务的品牌名称。这不是一项技术。＂