UWB是如何應(yīng)用到智能家居中？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）技術(shù)目前已經(jīng)開(kāi)始逐漸應(yīng)用在我們的生活當(dāng)中，由于UWB不采用傳統(tǒng)通信體制中的正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很大，盡管使用無(wú)線(xiàn)通信，但其數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百M(fèi)bps甚至更高。

UWB技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

UWB技術(shù)的發(fā)展歷程可以追溯到上世紀(jì)60年代，主要用于軍事雷達(dá)。由于它具有隱蔽性好、傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸應(yīng)用于通信和定位領(lǐng)域。

Gerald F. Ross在1973年4月17日獲得的美國(guó)專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)3.728.632）是UWB發(fā)展的一個(gè)里程碑，標(biāo)志著UWB無(wú)線(xiàn)電技術(shù)從概念研究推進(jìn)到實(shí)際應(yīng)用開(kāi)始階段。

1989年，脈沖UWB技術(shù)被美國(guó)國(guó)防部確定為超寬帶（UWB）技術(shù)。也是到這時(shí)，UWB技術(shù)引起了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，開(kāi)始出現(xiàn)一些商業(yè)應(yīng)用的潛力，比如短程無(wú)線(xiàn)通信和室內(nèi)定位等。然而，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)限制和頻譜管理問(wèn)題，UWB技術(shù)并未得到廣泛應(yīng)用。

直至2002年，F(xiàn)CC批準(zhǔn)UWB無(wú)線(xiàn)電在嚴(yán)格限制條件下可在公眾通信頻段3.1GHz-10.6GHz上運(yùn)行，才有力推進(jìn)了UWB通信的發(fā)展。

隨后UWB開(kāi)始正式下放到民用領(lǐng)域，期間經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)和技術(shù)之爭(zhēng)。在落地PC外設(shè)、可穿戴設(shè)備應(yīng)用失敗之后，UWB的商用化進(jìn)程曾一度陷入停頓。

一方面在于UWB的TDOA定位不能脫離地圖使用，脫離不了現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的地圖測(cè)繪以及部署定位基站和基站坐標(biāo)標(biāo)定；同時(shí)UWB技術(shù)的應(yīng)用規(guī)則較為復(fù)雜，需要滿(mǎn)足多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE 802.15.4a工作組等；最后UWB技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題，如信號(hào)衰減等。

但應(yīng)用到智能家居上，這些問(wèn)題，都可以得到解決。由于UWB可以在非常高的頻率下工作，允許在短距離內(nèi)以最小的干擾傳輸大量數(shù)據(jù)，也能提供高度精確的定位和跟蹤功能，這意味著UWB能夠在智能家居中獲得更多可能。

UWB在智能家居上的應(yīng)用

由于UWB技術(shù)的高精度定位和跟蹤能力使其成為智能家居領(lǐng)域的理想選擇。通過(guò)在設(shè)備中使用UWB芯片，可以實(shí)現(xiàn)精確的位置感知和距離測(cè)量，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位、人員追蹤和智能家居自動(dòng)化非常有用。

例如，通過(guò)UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精確的房間定位和場(chǎng)景觸發(fā)。當(dāng)用戶(hù)進(jìn)入一個(gè)特定的房間時(shí)，智能家居系統(tǒng)可以通過(guò)UWB芯片的信號(hào)進(jìn)行精確識(shí)別，并根據(jù)用戶(hù)的位置和需求自動(dòng)調(diào)整照明、溫度、音樂(lè)等設(shè)置。

蘋(píng)果公司在2019年推出了搭載UWB技術(shù)的U1芯片，用于其iPhone 11系列。這一舉措引起了廣泛的關(guān)注，并為UWB技術(shù)的市場(chǎng)普及鋪平了道路。

為了進(jìn)一步推廣UWB技術(shù)的應(yīng)用，多個(gè)廠(chǎng)商和標(biāo)準(zhǔn)化組織通過(guò)合作制定了開(kāi)放共享的UWB標(biāo)準(zhǔn)。這將促進(jìn)不同廠(chǎng)商的設(shè)備之間的互操作性，提高用戶(hù)體驗(yàn)，并推動(dòng)UWB技術(shù)在智能家居領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

UWB技術(shù)在智能家居自動(dòng)化中的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其增強(qiáng)安全性和隱私性的能力，這是由于UWB技術(shù)利用超寬頻帶傳輸數(shù)據(jù)，這使得它具有低功率密度、高分辨率和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。UWB信號(hào)的頻譜分散使得它難以被竊聽(tīng)或干擾，提高了傳輸?shù)陌踩浴?br />
對(duì)比Wi-Fi及藍(lán)牙，UWB技術(shù)通常用于短距離通信，其傳輸范圍通常在幾米到幾十米之間，較短的傳輸距離能夠限制潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，UWB技術(shù)可以通過(guò)采用時(shí)隙掃描和頻段切換等技術(shù)來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)傳輸?shù)陌踩?。時(shí)隙掃描和頻段切換可以減少被攔截的風(fēng)險(xiǎn)，提供更加安全和私密的通信環(huán)境。

小結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，UWB技術(shù)在智能家居領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。通過(guò)提供精準(zhǔn)定位、智能交互、安全性、協(xié)同性等功能和性能，UWB將推動(dòng)智能家居體驗(yàn)的提升，為用戶(hù)創(chuàng)造更智能、便捷、舒適的居家環(huán)境。