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【UWB 可望重返榮耀?】
「採用低功率脈衝傳送數據」是「超寬頻」(UWB),特色,好處是:1.不會對其他窄頻無線通訊造成明顯干擾;2.反之,因使用頻段高於藍牙、Wi-Fi 的 2.4GHz,相對「乾淨」,本身抗擾度亦佳;3.使頻譜資源得到充份運用。UWB 高精度感應技術結合人工智慧 (AI) 還能學習用戶個性化手勢,應用在「無鑰匙進入」(RKE)。
UWB 具備處理上、下文訊息能力,可準確掌握 UWB 定錨位置、移動軌跡及與其他設備的距離,其即時性達到了前所未有的「公分級」精度,可望取代建築物或汽車的鑰匙,使用雙手就能解鎖,搭乘大眾運輸工具或購物時亦可省略刷卡/掃碼步驟。智慧家庭可能是手勢/體位的另一項重點應用,例如,當 UWB 設備感測到起居者出現打冷顫或呵氣取暖的動作,會按需打開暖氣。
即使在擁擠的多路徑訊號環境中,UWB 也能提供高精度的定位,可用於多種室內、外應用;包括門禁、購物中心的室內導航或其他大型基礎設施的室內導航、行動支付 (hands-free payment) 或資產追蹤等。UWB 可與 BLE/NFC 等其他 WPAN 技術共同協作——由 BLE 負責執行低功耗探索發現和喚醒,並在多個設備之間設置 UWB 連接;BLE 可用於初始化,然後利用 UWB 設置安全範圍。
UWB 可識別個人趨向或遠離邊界,無需刷卡就能驗證安全憑證並授權。特別一提的是,NFCXUWB 為互補技術,連接到 NFC IC 可為存取控制系統建立理想方案,例如,提供基於 NFC 的存取控制認證和 UWB 的無縫向後相容性。這有什麼好處?因為:當 NFC 成為系統的一部分時,行動裝置甚至可以在設備關閉或處於睡眠模式時鎖定或解鎖車門,省時省電。
延伸閱讀:
《NXP:集成UWB、NFC 與SE,免持存取感知空間》
http://compotechasia.com/a/feature/2020/0410/44462.html
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【加密後,UWB 應用更安全了】
繼蘋果 (Apple) 和三星 (Samsung) 之後,小米也在去年10 月加入超寬頻 (UWB) 行列、發佈「一指連」技術,意在賦予手機與智能設備猶如人眼一般的空間感知能力。UWB 無線電不僅可精確計算距離,還可計算到另一台設備的方向,與物聯網設備完美融合。此外,UWB 技術因追蹤準確性高,在 COVID-19 接觸者追蹤和保持社交距離助益很大。再者,室外讀數通常比室內更準確。
UWB 提供 5~10 公分的精度,正是即時追蹤 (尤其是室內定位) 最重要的因素,且克服了訊標技術在延遲和準確性的侷限;加上使用 3.1~10.6GHz 頻段、不會干擾 2.4GHz 以下的熱門頻段、最大功率頻譜密度 (PSD) 非常低、幾乎消除訊號攔截可能等諸多好處,讓 UWB 熱度越來越高。不過,UWB 的短距離卻也成為商業化障礙。因此,UWB 晶片組廠商試圖在同一房間內使用設備克服短距離挑戰,例如,準確的上下文感知資訊或巧妙利用室內位置。
UWB 之所以能在銷聲匿跡多年後再度奮起,IEEE 802.15.4z 新標準的提案功不可沒——例如,透過使用 AES-128 加密演算法對物理層 (PHY) 時間戳序列進行加密協定;經由強化 UWB 物理層增強密鑰卡和支付的安全性,並將位置精度提高至<1 公分,可進一步提升測距的完整性和準確性,支援行動裝置的即時空間脈絡與無縫、安全的點對點技術,有利於無線支付與行動金融發展。兩大產業組織也持續分頭推進——FiRa 訂標準、UWBA 顧應用,生態系再擴大。
意法半導體 (ST) 亦已加入 UWBA 理事會,意在進一步強化 STM32 微控制器 (MCU) 系列產品和支援配套無線連線性能。UWB 具有空間感知功能,即使丟失物品被埋在沙發墊下或抽屜內也能輕鬆找到。Tile 下一代追蹤器,可能新增或轉向 UWB 版本;這兩年「即將推出」傳聞不斷的蘋果 AirTag,諸多話題亦與 AR 形影不離。趕在蘋果 AirTag 正式問市前,三星搶先發佈 Galaxy SmartTag plus 將支援 UWB 的消息,並與多家汽車廠建立「數位鑰匙」合作夥伴關係。
延伸閱讀:
《802.15.4z 強化物理層加密,UWB 憑借 LBS 再度奮起》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2021/0312/47333.html
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【有容乃大!UWB 具 PSD 特性,利於異質共存】
超寬頻 (UWB) 定位是由多個感測器,輔以「到達時間差」(TDOA) 和「角度定位」演算法對標籤位置進行分析,具有「多路徑」解析能力,讓發射訊號的能量得以充份發揮——解決 UWB 訊號衰減和測距誤差的問題。「角度定位」的接收端須建置「指向式天線」或「天線陣列」接收訊號差異,據以推算收、發雙方的相對角度,再參考接收端的平面高度而得出發射端座標。
UWB 的訊號接收表現不俗,由於對通道衰減不敏感,UWB 接收器可藉分級獲得良好的抗衰減效果。這意味著:在室內或建築物等密集場合可獲得更好的定位,加上超寬頻助陣,精度亦較高,距離解析度可達「公分級」。然須留意的是,這種基於訊號時間的定位方法,一旦遇到牆體遮擋需要重新部署,且同等面積上的隔間數量增加一倍,基地台的用量也需隨之倍增。
相較於 Wi-Fi 需要中繼站接取,UWB 遙控/遙測相對安全;而 IEEE 802.15.4z 擴展協定,亦為傳統 UWB 無線電的所有已知攻擊增加物理層 (PHY) 保護。此外,UWB 具低功率譜密度 (PSD) 特性,幾乎不會干擾其他無線標準,非常適合與其他無線技術一起使用,包括藍牙、Wi-Fi 和用於行動支付的近場通訊 (NFC)。過去,UWB 多被用於工、商環境的即時定位,但近來問鼎消費市場意圖明顯。
延伸閱讀:
《UWB 低功率「公分級」定位,照護/驗證隨身帶著走》
http://compotechasia.com/a/feature/2020/0410/44460.html
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