2021年02月04日 | FiRa联盟逐步壮大，UWB即将迈入新层级

早在1960年，超宽带(UWB)技术就被用于雷达应用，后来被改编为正交频分复用（OFDM）技术（IEEE 802.15.3标准化），作为近距离高达480 Mbps的超高速数据传输技术。但802.11 Wi-Fi凭借其更长的距离和更高的数据速率，最终获胜，UWB后来基本消失了。然而，UWB作为一种高精度、高准确性、高安全的定位和测距方法再一次站上了科技舞台。全新的UWB技术使用脉冲无线电信号，它可以以非常高的精度进行定位，在理想条件下甚至可以在200米的视距范围内工作。UWB可以使用很少的功率来发送信号，并且提供稳定的连接，几乎没有干扰。

经过几十年技术的沉淀，UWB技术凭借其优越的定位和传感能力，势必将改变生活各个方面的连接体验。为了将UWB推广全球，2019年8月，由恩智浦、三星、博世、索尼等公司组建了FiRa联盟（fine ranging，发音为“fee-rah”），参与厂商涵盖UWB芯片、设备和应用解决方案商，此联盟旨在利用UWB技术推动用户无缝体验，发展UWB生态系统。IEEE和FiRa联盟正视图引领这一技术的重生，制定一些规范，为使用UWB开发安全、互操作和最先进的能力奠定了基础。FiRaTM也将成为这种转变的催化剂。

近日，FiRa在2020年报里进一步阐释了UWB技术在未来的广阔用前景。

FiRa成员对为UWB开发一个开放和互操作的生态系统有着共同的愿景。尽管在疫情期间开展工作面临诸多挑战，但成员展现了高度的协作和韧性，推动技术向前发展。

通过工作小组的努力，FiRa取得了明显效果，比如:

•会员数的增加，涵盖多个细分市场的60多个行业领导者;

•识别UWB技术对用户体验有积极影响的用例;

•制定技术规范和认证程序;

•教育市场关于UWB技术及其应用。

作为一个由成员驱动的组织，FiRa期待业界加入工作组，帮助FiRa充分发挥潜力，通过UWB创新来实现无缝连接体验的愿景。

FiRa迅速成为UWB领域的前沿和中心

FiRa联盟成员快速增长

FiRa可以将领先的创新者聚集在一起，推动UWB扩张。到2020年，该联盟的规模增加了两倍多，现在有60多个成员，包括六个级别。

FiRa的成员基本都是行业领导者

加入FiRa联盟，可以第一时间获得技术细节，认证互操作产品，扩展UWB生态系统，并分享专业知识。同时也会提升公司的品牌影响力。但这也是要付费的，层级和你的会员费成正比。

赞助会员

除了长期以来在技术和创新方面处于领先地位外，FiRa的赞助成员意识到互操作性对于建立新方法的重要性，并需要一个强大的、可持续的生态系统来支持新兴的应用程序。

贡献成员

贡献者成员为创建技术规范带来重要的技术和市场知识，从而形成可互操作的UWB生态系统。

准成员

准会员们分享他们的专业知识，并有机会通过使用UWB技术来发展生态系统。

此外还有采用者成员Adopter Members

测试实验室成员Test Lab Members

学术及教育委员Academic and Educational Members

什么使UWB成为与众不同的无线技术

由此看来，FiRa联盟通过制定标准和认证，从而确保建立跨芯片组、设备和基础设施服务的互操作UWB生态系统。那么，UWB到底有何亮点，能够让众多厂商垂青？

与大多数无线技术不同， UWB通过脉冲无线电工作。它在宽频带上使用一系列脉冲，因此有时也被称为IR-UWB或脉冲无线电UWB。相比之下：卫星、Wi-Fi和蓝牙在窄频带上使用调制正弦波来传输信息。

UWB脉冲具有多个重要特点。首先，它们陡而窄，看起来像尖峰一样，即使是在嘈杂的通道环境中，也很容易识别。此外，与WiFi或BLE等其他技术相比，对于ToF测距，UWB脉冲更适合密集多径环境。由于主信号路径旁的对象会引起反射或中断，通过多个路径到达接收器的无线电信号在IR-UWB系统里很容易与主信号区分开来。但这件事在窄带系统里却非常耗时和困难。

看来UWB有着很明显的优势，但大多数仍然对UWB的理解存在着误区，导致了错误的认识。NXP UWB解决方案经理Peter Pirc总结了关于UWB技术的四个主要误区：

1.UWB只能短距离运行？

虽然UWB在技术上是一种短程无线技术（如蓝牙、WiFi和NFC），但这实际上更像是一个类别列表。UWB的工作频率介于6.5GHz和10GHz之间，而蓝牙的固定频率为2.4GHz。一般规律是频率越高，距离越短。然而，在条件允许下，UWB的工作范围可以延伸到100米——相当于一个足球场的长度。

UWB在金属环境中的性能不好，但可以通过其他材料，如木材、灰泥甚至砖块等——而材料的密度会影响范围。因此，尽管目前许多应用都在使用UWB，因为它具有短程的优点，但它可以扩展得更远。

2. UWB只是另一种连接技术？

UWB经历了几次变革：它从基于OFDM的数据通信发展到ieee802.15.4a中规定的脉冲无线电技术，而ieee802.15.4z（PHY/MAC层）中规定的安全扩展使其成为一种独特的安全准确的测距技术。

经过这一转变，今天的UWB已经从数据通信发展成了一种独特的东西：一种安全的精密测距脉冲无线电技术。因此，它更符合传感技术的范畴，能够比其他任何技术更精确地定位物体，精度到10cm，为产品带来了空间和感知的新维度。

3. UWB的精准优势可以与蓝牙媲美

BLE和WiFi的定位能力和准确性也得到了提提高。在实验室条件下进行的实验，包括非常高的基础设施密度和无阻挡的情况下，新的蓝牙5.1展示了精密的测距，WiFi联盟也宣布了他们在即将发布的版本中加入了物理定位。但受限于物理学定律，它们仍然依赖于窄频带的调制正弦波，而UWB有一个独特的脉冲信号（2ns），工作频率超过500MHz。

UWB基于飞行时间测量，距离由脉冲包的传播时间决定。根据FiRa联盟的说法：“UWB的陡峭且狭窄的脉冲快速传输使得能够以更高的确定度标记信号定时。UWB脉冲信号即使在设备之间的距离增加情况下也能保持其准确性，并在非视距情况下显示出出色的弹性。”简单地说，在更多受限环境中，UWB可以做得更多，更准确，更可靠。

4. UWB是一种利基技术？

事实上，FiRa联盟已经列出了35个以上的用例，而且还会有更多的应用。室内GPS、凭证共享、访问控制、基于手势的控制和VR游戏、基于状态的设备激活……这些仅仅是一个开始。UWB可以从电话延伸到汽车，再到物联网传感器、设备和各种物体，而移动设备可能是UWB广泛扩展的种子平台。

UWB——开启全新可能性

要让UWB成为下一个主要的无线技术，所有的因素都将成为焦点:

UWB技术正在汽车、工业、消费和基础设施领域被采用

从技术供应商到原始设备制造商，我们正在建立一个丰富的生态系统

FiRa正在将所有这些整合在一起以推动互操作性

网络效应加速了UWB应用

当越来越多的参与者加速了产品或服务的价值，从而吸引更多的参与者时，网络效应就会发生。

今天，这正是UWB技术最好的发展时期。网络效应的开始正在导致技术的快速采用!越来越多的公司正在设计连接汽车、工业、消费者和基础设施的产品和服务。

这促进了跨市场的增值，并为消费者、设备制造商和技术供应商在内的生态系统成员创造附加值。

随着用户逐渐习惯了UWB的便捷性和安全性，他们将对该技术产生更多的需求。UWB网络效应就会由此诞生!

跨垂直领域用例

如今，引人注目的新体验，加上开放和互操作生态系统的开发，正在推动UWB在多个市场和应用程序的广泛采用。

访问控制

FiRa联盟认为，访问控制将成为其他UWB用例的催化剂。因此，首先规定的是住宅和工业的出入控制。

根据一项全面的成员调查，今天的FiRa成员选择了室内导航、资产/设备跟踪、移动支付、社交距离和点和触发器控制器应用程序作为首批上市的应用程序，从而使这些规范成为FiRa联盟标准化工作的优先事项。

FiRa需求工作组确定了超过35个相关的UWB用例，后续还会有更多用例。NXP半导体公司董事会副主席、安全嵌入式交易副总裁兼总经理Charles Dachs表示，UWB将在手机、汽车、物联网传感器、设备和各种形式的物体中迅速普及，而移动设备很可能成为新UWB应用发展的种子平台。

ABI Research 预测，支持 UWB 的智能手机出货量将从 2019 年的 4200万多部（占智能手机的 3％）增加到 2025 年的近 5.14 亿部，届时将有 32.5％ 的智能手机集成了UWB 芯片。

UWB正处于爆发前夜

上述说到，UWB定位的一大优势是精确度高。得益于此，UWB顺利进入了主流消费电子领域。

UWB和雷达信号的相似性启发了使用UWB做高指向性应用。众所周知，雷达通过天线阵列可以实现高指向性扫描，因此UWB配合类似的天线设计，也可以实现高指向性的信号传输，这一点在苹果iPhone 11和小米的“一指连”中都得到了充分应用。例如，小米的“一指连”使用了天线阵列，从而实现高指向性UWB信号收发，最终实现了手机可以把视频投影到它所指向的电视上的效果。

此外，手机厂商在UWB的应用上也不落下风。2019年，苹果率先将这一技术应用在了iPhone 11、iPhone 11 Pro、iPhone 11 Pro Max机型上。一个月后，苹果在Apple Watch Series 6上也同样内嵌了U1芯片，这也就意味着新款的苹果手表产品同样支持UWB技术。根据外界猜测，Apple Watch Series 6可以通过UWB技术来让Find My功能具备更好的感测能力，用户通过iPhone可更精准的找到手表。

苹果也早在6月份的WWDC上宣布，苹果U1芯片将可称为未来宝马汽车的数字钥匙，首款使用苹果数字汽车钥匙的车型将是2021年7月份上市的宝马5系车型。而随着后续Apple Watch Series 6对于U1芯片的加入，显然明年苹果手表也能称为宝马汽车的数字钥匙。

2020年，三星的Galaxy Note20 Ultra中也采用了UWB技术，成为首款支持UWB的Android设备。

UWB更大潜力尚未挖掘

UWB还有着更多潜力可挖，芯片厂商也在加紧布局。作为苹果供应商的Qorvo也以4亿美元收购了UWB芯片制造商Decawave，该公司预计将会为智能手表及其他物联网设备提供UWB芯片。

实际上，UWB技术在可穿戴设备、智能家居、企业级市场仍有相当大的发挥空间，通过手机厂商的率先进入，UWB或许能给消费者带来更大的惊喜。