UWB离生活应用还有多远,对UWB的认知误区有哪些?

原文标题:UWB离我们还有多远:对UWB的认知误区有哪些?

随着UWB应用渐渐步入深水区,公众对UWB的了解也越来越深入,与此同时,关于UWB的一些认知误区也逐渐显现,对UWB应用场景、数量的判断出现很多猜想和误判。

诸多误区中, 最大的误解首先应该就是:UWB是一种手机技术,除了手机似乎没有什么地方可以用得到UWB。专业的投资机构去UWB芯片公司调研时,几乎不约而同问了同一个问题:你们都跟哪些手机厂商签了合约,供应UWB芯片?

出现这种误解的主要原因,是因为UWB是苹果首先引入公众视野,三星、小米紧跟,尤其是小米的“一指连”技术,给人留下深刻印象,脑海中产生了“UWB就是给手机用的”概念,众多投资机构更是带着“UWB芯片是要卖给手机厂的”憧憬,一波一波对UWB芯片公司展开了调研、投资。

UWB,与WIFI、蓝牙、GPS在手机中的地位差不多,属于手机的附属功能,未来也会因为是必不可少的应用而成为手机的标配,那么,考察UWB芯片将来在手机中的地位如何,只要随便抓WIFI、蓝牙、GPS其中一个比较一下就知道了。

结论很残酷:尽管WIFI、蓝牙、GPS我们天天在用,但是任何一部手机里面,都找不到一颗单独外挂的承载它们功能的芯片。

最典型的蓝牙芯片,因为华强北仿造苹果的TWS耳机造就了三家专做蓝牙芯片的上市公司,受造富效应驱动一夜之间冒出了近百家做蓝牙的芯片公司,国产蓝牙MCU一度跌到不到1元人民币一颗。但是,没有一家公司敢说,他的蓝牙芯片用到哪个牌子的手机里面了。

因为手机里面根本不用!为了效益最大化,WIFI、蓝牙、GPS都是在手机主芯片SOC上拉出几根天线了事。那么,手机主控芯片凭什么要给UWB芯片留下一片天空呢?

进一步追溯GPS进手机的历史,就能更清楚地看明白这个问题。GPS第一步是以模块形式进手机的,很快就因为成本、体积、发热等缺陷被GPS芯片取代,然而还没等芯片公司欢呼起来,手机工程师就抛弃GPS芯片而改用更便宜的射频芯片,再利用手机芯片的多余算力写代码去解算GPS位置了。

再然后,高通、MTK等手机芯片公司的新一代手机SOC芯片登场,GPS已经成为标配,只要拉一根天线就能导航了。

再后来发生的事情就更加魔幻了:由于GPS不带通信功能,用GPS芯片最多的监控行业比如车辆监控、儿童电话手表,干脆直接用手机芯片去做而不再使用单独的GPS芯片。所幸UWB自带通信还不至于被手机芯片反噬。

最新消息是,高通已经加入FIRA联盟了,目的不言自明。

因此,把UWB芯片的希望寄托在手机上,最终只能是尘归尘、土归土。

不仅如此,现有的手机UWB应用,也遭遇到了瓶颈。

在现有地面支持几乎为0的情况下,为了能在手机里用上UWB,只能采用以手机为中心的极坐标系以便一部手机就能对标签进行定位。为了能测出角度必须有至少两根天线,UWB芯片可以做到很小,但天线的尺寸受制于物理定律是不能随心所欲的,而手机内部空间资源是极其有限的,极坐标系的UWB塞进手机可以说难于上青天,只有苹果真正把UWB塞进了手机里量产出货,一般的手机公司或方案公司恐怕很难解决这个问题只能求助UWB芯片原厂,而芯片原厂面对如此高难度的手机设计问题,是否能不辱使命恐怕还是未知数。

由于第一代的UWB芯片功耗很高,需要另外加蓝牙做发现检测,这也是为什么AirTag最理想情况下也只能工作到大约30米的原因,而UWB如果火力全开的话,工作到300米轻轻松松,各大手机公司对UWB的预期也各不相同,手机UWB应用走向扑朔迷离。

除了上面这些问题,AirTag有点尴尬因为大家发现,它能干的事情实在乏善可陈,现在已经蜕变成了一个昂贵的高级玩具。

而小米“一指连”,随着发布时的心理震撼逐渐平复,也渐渐淹没于时间长河里。

这一切,都将随着UWB地面系统的完善迎刃而解,手机UWB只需一个天线即可定位,UWB进手机难度将大大降低,UWB将会像GPS一样,提供室内、厘米级精度的三维位置信息而令手机大放异彩。

与GPS不同,UWB可以从一个一个孤立的小区、商场、学校、酒店等等开始布设并提供服务,逐渐实现大区、城市、国家乃至全球联网、覆盖,达到手机可以初步接受的覆盖程度预计需要3-5年时间。

因此,UWB进手机任重道远,UWB芯片进手机顶多昙花一现。

那么,UWB会不会像很多人认为的那样,除了手机,几乎没地方可用呢?

非也。把视角稍微转换一下,将会给UWB的应用打开一个新的广阔天地。

新的视角还原了UWB本来应该肩负的使命,那就是测距、定位,简单说就是位置服务。UWB将是下一代的GPS、北斗,能够提供室内室外、精度厘米级的三维位置信息。

位置信息是人类活动最基础的信息之一,人类生产生活一时一刻都离不开位置信息,比如走路、做家务、工作、吃喝拉撒,都是根据感受到的位置信息做出相应的动作,人本身就是一个基于位置信息的自动化系统。

随着诸如ARM等各种软硬IT手段的进步,人类造出了各种自动化机器以提高生产效率及生活舒适度,这些机器可以根据温度、压力、甚至人脸等参数进行各种运算、判断并根据结果自动作业,但是到目前为止,有一件最常见、最有用的功能却始终无法实现,那就是基于位置的自动化,各种无人机、机器人无法脱离人的控制进行精细作业。

这其中的原因就是 没有位置信息。机器不知道自己在哪里、不知道要加工操作的目标在哪里,也不知道工作完成后要把目标送到哪里。诸如无人机送快递、机器人做家务、照顾病人、搬家、擦玻璃、扫地、割草、饭馆里端盘子洗碗、疫情封锁小区时挨家挨户送米送菜等等,这样的工作都无法自动进行。

UWB的出现,将会终结这个局面,给各种自动机器装上眼睛,其应用场景将仅仅取决于人类的想象,各行各业的用户会自发挖掘出UWB适合自己的应用方式,UWB方案公司会像当年的导航仪、手机方案公司一样成为下一个风口。

UWB将带来一场革命,触发关键因素就是成本,只要成本降到可接受程度,就会随时爆发。

除了关于应用场景的误解,对于专业人士而言 还有一个挥之不去的疑惑是关于UWB的两个协议版本,802.15.4A和802.15.4Z简称4A协议和4Z协议。这个疑惑其实和上面的问题可以说是同根同源,因为这个疑惑就是,4Z协议是用于手机、汽车的,而4A协议是用于非手机、汽车的?

这个疑惑演变、发酵到现在已经形成一种心照不宣的声音:4Z(芯片)是贵族是给手机、汽车用的,4Z包含了4A而且技术更先进更加高大上,而4A(芯片)是平民,只能用于低端行业、工业用户根本没什么量,由于出现的早,现在面临落伍淘汰的厄运。

解开这个疑惑有必要从UWB协议发展的历程说起。4Z协议是NXP主导写的,NXP做这件事的动力是,经过10几年在NFC上持续的投入,NFC几乎被NXP独家占有,随着NFC遍地开花,尝足了NFC甜头的NXP盯上的下一个目标,就是极有可能取代NFC的UWB。

这是因为,UWB有一个重要的物理特性可以用于加密、身份认证,而且绝无可能被破解,这个特性就是无线电的光速飞行时间,而光速是不可能被超越的。比如,UWB可以提供一个精确的、无法伪造的“在场”证明。

通信、定位、不可破解的加密,简直就是完美的不能再完美的移动支付、门禁手段了。因此,NXP不遗余力地投入了对UWB的研究,并且是从最顶层的协议层开始下手,主导制定了UWB的新一代标准即802.15.4Z,并迅速推出了第一颗符合4Z标准的UWB芯片样片,甚至等不到量产就急匆匆拿着样片与奔驰、宝马等顶级车厂合作,推进汽车新一代集门禁、支付、定位诸多功能于一体的车载UWB系统的研发,在各大媒体上的造势也同步展开。

因此不难想到,4Z协议的重头戏必然是加密。而制定UWB协议的初衷,为了确保互联互通对物理层、连接层所作的具体规定,是谁也不敢动的,这些在4A协议中已经基本成型,不然是做不出DW1000,DW1000更不可能与后出现的苹果互联互通的。

再看手机就不难理解,由于存在充当钥匙、门禁卡、信用卡等等的预期,手机中的UWB必须支持4Z标准。这也就能解释,为什么众多UWB芯片公司反复强调,自己准备去做的芯片是4Z标准的,除了高大上还有一层意思就是,要卖给手机厂的。

搞清楚这件事基本就会明白,对于众多诉求仅限于测距、定位应用的场景(UWB应用的主战场),4A协议是完全能够满足要求的,位置服务是不需要加密这个开销的。

而按照芯片行业的标准套路,后出的4Z芯片价格肯定要高于甚至远高于面临“淘汰”命运的4A芯片。直到今天,众多做UWB应用的下游公司,做项目仍然选用4A标准的DW1000,对4Z的应用研究还处于起步接段,有的正在研究消化4Z标准,有的甚至还没有拿到4Z标准的文件,走在前面的公司有的甚至放弃了4Z标准,4Z的DW3000依然曲高和寡。市场在这个时候给出了最理性的选择。

综上所述我们大概就能看出来, 从现在到未来3-5年,随着国产芯片登场并将价格一步拉到位,非手机的位置服务类的UWB应用将会首先迎来爆发,因为量大价格敏感度会变得格外突出,除非4Z芯片价格能与4A芯片持平甚至更低,否则这类应用仍然会采用4A芯片,4A标准会维持相当一段时间主导地位。 

由于手机是4Z标准,为了支持手机, 4Z标准最终会一统江湖。但是目前仍然看不到全面升级4Z标准的时间表。

 

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