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苹果AirTag用的“UWB技术”原理剖析
网友【白晓剩】于【太平洋时间 2021-04-23 14:29:01】分享在【时代发展的印记】版块    67116    1    10

本周苹果公司召开了2021年春季新品发布会,几大产品线都迎来了更新。在发布会过后,苹果的股价迎来了微跌,看来资本市场对这场发布会的反应一般般。

在发布会过后,苹果传统意义上的拳头产品并没有掀起什么波澜,反而是一个小配件,引发了网络热议,那就是号称防丢神器的——AirTag。

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这是一枚纽扣大小的追踪设备,重量也很轻只有11g。可以把它挂在钥匙链或者背包上,也可以塞进各种口袋里。配合手机,它可以实现定位和追踪。典型的应用场景是,把它挂在背包上,万一包儿丢了,找不到了,可以通过手机里的“查找”APP,来寻迹定位。

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其实所谓的“防丢神器”这种产品早就已经出现了,不信问问养宠物的朋友,网上这种产品五花八门。

即便是科技公司的产品,三星也早在苹果之前就发布了类似的追踪设备叫做SmartTag。基本原理也很相似,就是利用小型的低功耗蓝牙装置,来实现和手机的信息交互和定位。

当时三星发布的追踪器,分为了两个版本,分别是SmartTag和SmartTag+,区别是前者只支持蓝牙定位,而后者则加入了UWB(Ultra Wide Band)超宽频技术,或者叫超宽带技术。

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苹果的同类产品AirTag只有一个版本,而且是支持超宽频的。

那这个UWB到底是什么?它和蓝牙定位有什么区别?今天我们就来好好聊聊。

首先我们要理解一个概念,现在我们一说到定位,首先想到的是类似GPS这种卫星定位导航技术。无论是日常导航,还是当手机或者车辆丢失,GPS都可以通过卫星定位主动地和手机或者车辆沟通,获取和上报它的位置信息。

但是这种卫星定位也有几个问题。首先是耗电,这点在手机上最为明显,如果我们全天候开着导航,手机的电量很难撑到天黑。另外就是精度不高。如果您有过用查找定位的方式来搜寻丢失手机的经历,就能够理解。定位的结果往往是个半径几十甚至上百米的圆圈,在地图上看这个搜索范围不大,但当你置身现场会发现,这个圈没准覆盖了几个街区,十几栋建筑。汽车在这个范围内或许相对好找,但是同样的范围内要找到一部手机或者是电脑,那真的是大海捞针。

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所以无论三星还是苹果推出的这种追踪器,想要解决的就是小型物品的定位难题。

理论上只要是有无线通信功能的设备,都可以实现定位,只不过精度不同罢了。比如我们离不开的Wi-Fi,它其实就具备一定的定位能力。它的定位精度在5-15米左右,精度就比GPS高了一些。更重要的是它具备室内定位的能力,可以作为GPS定位的补充。有些商场,就是通过Wi-Fi来为顾客做室内导航服务的。尤其是辨别楼层,GPS很难做到,但是Wi-Fi就相对容易。

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比Wi-Fi精度更高的,就是蓝牙。现在蓝牙的定位精度可以达到1-3米。这就是一个相对高精度的定位能力了。目前市面上大量的防丢神器,其实采用的都是蓝牙定位。蓝牙的优势是功耗很低,一个钥匙扣大小的追踪设备,甚至可以待机1年以上。只要手机进入了蓝牙追踪设备的信号覆盖范围,就可以开始定位,同时还可以用手机呼叫追踪器,让它发出声响。这样哪怕在3米左右范围内,也能找到丢失物品。

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比蓝牙定位精度更高的,就是UWB超宽频技术了。它的定位精度可以达到10-30厘米。意味着已经可以把你指引到伸手就能触碰的距离,而且有更强的方向感知能力。之所以叫做超宽频,是因为它可以在一个比较大的频段范围内,比如3G-10GHz左右的范围,占用超过500Mhz以上的带宽。这是什么概念呢?作为对比,Wi-Fi的带宽通常只有20-80Mhz,最新的技术也只能让Wi-Fi拥有160Mhz的带宽。所以UWB施展拳脚的空间更大。

而且和Wi-Fi、蓝牙、或者收音机无线信号采用的正弦载波信号不同,UWB使用的是一种非常快的脉冲信号,有点像雷达,这让它在方向性的定位方面有了独特的优势。

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但UWB也有局限,比如只能实现短距通信,像GPS那种全球覆盖是不可能的。另外它也需要硬件支持,比如AirTag就需要搭载U1芯片的iPhone才能支持,老款不好使。

但是只要有蓝牙的iPhone,都能被用来匿名寻找AirTag。任何一个iPhone用户经过AirTag,并且落入它的蓝牙连接范围内时,AirTag都会主动连接这个陌生人,并通过这个完全不知情的好心的陌生人的手机,消耗对方的一点点不易察觉的电量和流量,来上报自己的位置。

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这就是AirTag明明只有蓝牙和UWB,却可以实现全球定位寻找的原理。不过从这个过程当中您也可以发现它和GPS搜寻的不同之处,它有一个前置条件,就是AirTag旁边必须得有个拿着iPhone并且打开了“查找我的iPhone”功能的人。如果AirTag掉到了荒郊野外深山老林,那找回的希望几乎为零。所以救援探险,还得靠卫星。

此外,UWB的信号也比较容易受到遮挡。如果把它放进包里,或者放进车里。那也会严重影响AirTag和手机的连接和定位能力。很有可能眼睛都已经看见了,AirTag还没反应。

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(因此挂件很重要,那不来一款爱马仕配合一下?)

所以AirTag会不会成为现象级产品?大概率不会。因为要使用它的前置条件太多,结果上也不能保证百分之百实现定位和找回,不确定的因素太多。另外,我们还要知道,防丢和防盗是两码事,AirTag对后者完全无能为力。

但是这并不意味着UWB这种技术毫无意义,相反,它有着巨大的应用前景。其实在AirTag出现之前,搭载UWB芯片的产品就已经为我们展现出了一些过去前所未见的功能。比如面对面传送文件,当我们面前有很多人的时候,你的手机对着谁,就会把文件传给谁,这就是在UWB定位的基础上实现的功能。

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另外,把手机作为遥控器遥控家里所有的智能设备,这是很多人的愿望。现在虽然也可以实现,但是比较麻烦。有了UWB芯片,手机可以定位出家里所有的智能设备的位置,手机对着哪个设备,就可以遥控哪个设备,这就在使用上方便和人性化了很多。

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在精确导航方面的想象空间更大,进了超市,手机可以把你导航到想要的商品面前,进了美术馆,你可以直奔主题,站在自己最喜欢的艺术品面前。两个人约好了在商场见面,打电话问“你在哪儿”将成为过去式,只要导航到终点,一抬头就是对方的脸。可以肯定的是,UWB将为物联网江湖打开一片新的天地。

出处:头条号 @科技富能量

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