近日，蘋果發布了其用于定位的Airtag。Airtag的發布一點都不讓人意外，事實上在蘋果之前發布的iOS系統更新中，早已經預示了Airtag的出現，而如今的正式發布則讓我們看到了其具體的硬件形態。
發表(biao)時(shi)間(jian)：2021-04-28 作者：半導體行業觀察
近日，蘋果(guo)發(fa)布了其(qi)用于定位(wei)的(de)Airtag。Airtag的(de)發(fa)布一點都不讓人意外，事實上(shang)在(zai)蘋果(guo)之前發(fa)布的(de)iOS系(xi)統更新中，早已經(jing)預示了Airtag的(de)出(chu)現(xian)，而(er)如(ru)今(jin)的(de)正式(shi)發(fa)布則(ze)讓我們(men)看到了其(qi)具體(ti)的(de)硬件(jian)形態(tai)。
根據(ju)(ju)蘋果公(gong)布(bu)的消(xiao)息(xi)，Airtag上(shang)的芯片至少會包括：（1）藍牙，（2）加(jia)速度計，（3）UWB（自研U1芯片），（4）NFC，（5）揚聲器(qi)以(yi)及用(yong)(yong)于控制的MCU。Airtag預期電(dian)池使用(yong)(yong)時間(jian)可達一年以(yi)上(shang)，我們(men)認為這是整體系統(tong)優化的結果。根據(ju)(ju)Airtag目前公(gong)布(bu)的信息(xi)，我們(men)認為Airtag的工作(zuo)方式如下：
在(zai)常(chang)規情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)，Airtag和(he)(he)用戶(hu)的(de)(de)(de)其他蘋果(guo)設備（如(ru)iPhone）處于同一個地理位置(zhi)（例(li)如(ru)都在(zai)用戶(hu)的(de)(de)(de)家中）。在(zai)這(zhe)種情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)，Airtag主要使用藍(lan)(lan)(lan)牙(ya)和(he)(he)iPhone進行交(jiao)互。Airtag會定期用藍(lan)(lan)(lan)牙(ya)和(he)(he)iPhone進行通信，用以(yi)獲取當前的(de)(de)(de)GPS地理位置(zhi)。Airtag上的(de)(de)(de)加(jia)速度計則(ze)可(ke)以(yi)根據Airtag有沒有移動(dong)來進一步降(jiang)低(di)Airtag和(he)(he)iPhone之(zhi)間的(de)(de)(de)藍(lan)(lan)(lan)牙(ya)交(jiao)互頻(pin)率，例(li)如(ru)當Airtag一直沒有被移動(dong)則(ze)降(jiang)低(di)藍(lan)(lan)(lan)牙(ya)通信頻(pin)次(ci)來省電。
當(dang)用(yong)(yong)戶需要做精確定位(wei)(wei)時，使用(yong)(yong)UWB。UWB可以實現亞米級別的定位(wei)(wei)精度(du)，從(cong)而(er)幫助用(yong)(yong)戶找到Airtag的精確位(wei)(wei)置。
當(dang)Airtag和用戶(hu)iPhone距離較(jiao)遠時（即藍牙無法連(lian)接(jie)時），iPhone將顯示Airtag上(shang)次成(cheng)功連(lian)接(jie)時的地(di)理(li)位置(zhi)(zhi)在(zai)地(di)圖(tu)上(shang)，用戶(hu)可(ke)以根據該位置(zhi)(zhi)去尋(xun)找Airtag。此外，在(zai)Airtag被人移(yi)走(zou)的情(qing)況下，Airtag還(huan)可(ke)以使用藍牙與(yu)附(fu)近(jin)的其他iPhone連(lian)接(jie)，從而用戶(hu)可(ke)以使用Find My網絡來(lai)通(tong)過其他iPhone來(lai)定(ding)位Airtag的地(di)理(li)位置(zhi)(zhi)。
最后，其他人發(fa)現遺失的Airtag時，可以(yi)通過NFC去掃(sao)描Airtag并將信息提供給(gei)蘋果。
蘋果的(de)(de)Airtag的(de)(de)系統(tong)設計非(fei)常巧妙，它使(shi)用(yong)了(le)(le)多種(zhong)技術來實(shi)現不同顆粒(li)度的(de)(de)定位，同時也(ye)加入(ru)了(le)(le)多種(zhong)省電(dian)技巧以(yi)延(yan)長電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)時間。然而，Airtag與(yu)其他基于藍牙定位的(de)(de)tag最大的(de)(de)區別(bie)就在(zai)于使(shi)用(yong)了(le)(le)UWB技術實(shi)現精確(que)定位，從而提供了(le)(le)差(cha)異(yi)化的(de)(de)用(yong)戶體驗。Airtag背后的(de)(de)(de)UWB（超寬帶(dai)(dai)）技術(shu)并非全(quan)新的(de)(de)(de)黑科技，而(er)(er)是已經經過了接近二(er)十(shi)年(nian)的(de)(de)(de)發展。與(yu)傳統射頻(pin)系統不同，UWB將自己的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號功率分(fen)配在很寬的(de)(de)(de)頻(pin)譜段中（常常超過1GHz），而(er)(er)在每(mei)一個頻(pin)點的(de)(de)(de)功率都很小(xiao)，從而(er)(er)避免對(dui)其他無線協議的(de)(de)(de)干擾。這樣做的(de)(de)(de)好處是UWB可(ke)以(yi)在全(quan)球不同的(de)(de)(de)地(di)區(qu)都能普(pu)適地(di)工作，而(er)(er)無需擔(dan)心每(mei)個地(di)區(qu)的(de)(de)(de)頻(pin)譜分(fen)配，而(er)(er)正是因為UWB的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號帶(dai)(dai)寬很大，因此得名“超寬帶(dai)(dai)”。
在時域(yu)，UWB信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)形式(shi)則是(shi)短脈(mo)(mo)沖，根據脈(mo)(mo)沖的(de)(de)(de)(de)(de)發射頻率(lv)可以(yi)分為低(di)頻率(lv)脈(mo)(mo)沖（LRP）和(he)(he)高(gao)頻率(lv)脈(mo)(mo)沖（HRP）兩(liang)種，分別對應(ying)對數據傳輸(shu)率(lv)有(you)不同需求的(de)(de)(de)(de)(de)場(chang)景(jing)。UWB的(de)(de)(de)(de)(de)脈(mo)(mo)沖信(xin)(xin)號(hao)形式(shi)和(he)(he)脈(mo)(mo)沖雷(lei)達很(hen)像(xiang)，這也是(shi)UWB可以(yi)用來(lai)(lai)做(zuo)定位的(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)——其原理和(he)(he)雷(lei)達一(yi)脈(mo)(mo)相承。UWB定位的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)大優勢是(shi)其精(jing)確度高(gao)。與藍牙(ya)或WiFi等基于射頻信(xin)(xin)號(hao)強(qiang)度來(lai)(lai)做(zuo)定位的(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)相比，UWB計(ji)算距(ju)離(li)使用的(de)(de)(de)(de)(de)原理是(shi)飛(fei)行時間（ToF），即發送端(duan)發射一(yi)個信(xin)(xin)號(hao)，接收端(duan)在收到(dao)這個信(xin)(xin)號(hao)之后經過協議定義(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)遲后再(zai)發回給(gei)發送端(duan)，這樣(yang)發送端(duan)只要比較(jiao)發送和(he)(he)接受信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)時間差并乘(cheng)以(yi)光速就能獲得發送端(duan)與接收端(duan)之間的(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)，從而可以(yi)實(shi)現亞米級別的(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)精(jing)度。
此外(wai)，UWB配合天(tian)線陣列(lie)設(she)計(ji)，也(ye)可以(yi)實(shi)現(xian)高(gao)指向(xiang)性的信號(hao)傳輸(shu)。我們認為Airtag中也(ye)用(yong)(yong)了(le)(le)類似的設(she)計(ji)，即使用(yong)(yong)UWB加天(tian)線陣列(lie)實(shi)現(xian)高(gao)精度指向(xiang)性定位，從而可以(yi)實(shi)現(xian)目前(qian)Airtag使用(yong)(yong)體(ti)驗中提到了(le)(le)定位Airtag的具(ju)體(ti)方位和距離(li)。
我們認為，UWB將成為下一代智能設備交(jiao)互的關鍵協(xie)議。首(shou)先，隨(sui)著未來(lai)(lai)智(zhi)能(neng)設備(bei)的(de)(de)(de)進(jin)一(yi)(yi)步普及(ji)，智(zhi)能(neng)設備(bei)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)互動(dong)(dong)也不僅僅局限于數據互聯。在下一(yi)(yi)代智(zhi)能(neng)設備(bei)的(de)(de)(de)交互中(zhong)，智(zhi)能(neng)設備(bei)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)位(wei)(wei)置(zhi)將(jiang)會(hui)(hui)成(cheng)為重要(yao)的(de)(de)(de)互動(dong)(dong)要(yao)素(su)。蘋果(guo)的(de)(de)(de)Airtag就是基(ji)于智(zhi)能(neng)設備(bei)之間(jian)(jian)物(wu)理(li)位(wei)(wei)置(zhi)互動(dong)(dong)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個極(ji)佳案例(li)，我(wo)們(men)認為Airtag除了將(jiang)會(hui)(hui)催生各類(lei)相(xiang)似功(gong)能(neng)競品之外，也將(jiang)促進(jin)智(zhi)能(neng)設備(bei)之間(jian)(jian)基(ji)于物(wu)理(li)位(wei)(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)互動(dong)(dong)設計。舉(ju)例(li)來(lai)(lai)說，小米已經在之前推(tui)出(chu)(chu)了基(ji)于UWB技(ji)術的(de)(de)(de)指(zhi)向性投屏技(ji)術（一(yi)(yi)指(zhi)連）。除此之外，許多智(zhi)能(neng)設備(bei)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)類(lei)似互動(dong)(dong)也預計將(jiang)在未來(lai)(lai)幾年內出(chu)(chu)現，例(li)如掃地機器(qi)人與空(kong)氣凈化器(qi)之間(jian)(jian)基(ji)于位(wei)(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)互動(dong)(dong)等等。而(er)且(qie)，隨(sui)著AR和VR技(ji)術的(de)(de)(de)進(jin)一(yi)(yi)步普及(ji)，這類(lei)基(ji)于精確定位(wei)(wei)的(de)(de)(de)互動(dong)(dong)將(jiang)會(hui)(hui)變得(de)越來(lai)(lai)越重要(yao)，例(li)如基(ji)于用戶在超市購物(wu)區域的(de)(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)來(lai)(lai)推(tui)送相(xiang)應廣告等，而(er)在這些基(ji)于物(wu)理(li)位(wei)(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)互動(dong)(dong)中(zhong)，UWB將(jiang)成(cheng)為最(zui)有競爭力的(de)(de)(de)核(he)心技(ji)術。從芯(xin)(xin)(xin)片(pian)技術上來看，UWB的(de)(de)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)端的(de)(de)設計(ji)門檻并不算高(gao)。UWB的(de)(de)無線(xian)收發(fa)部分(fen)主(zhu)要(yao)是脈沖收發(fa)，其設計(ji)復雜度遠低于4G、5G等蜂窩網絡的(de)(de)無線(xian)通信部分(fen)。目前(qian)，Nordic，NXP和ST等都能(neng)供貨UWB模組，未(wei)來隨著UWB在智(zhi)能(neng)設備中獲得(de)越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)(de)應(ying)用，預計(ji)中國芯(xin)(xin)(xin)片(pian)供貨商將(jiang)會(hui)崛起(qi)。最(zui)后，我們(men)來分析一下基于(yu)UWB技(ji)(ji)術(shu)做物(wu)理(li)位置(zhi)用戶(hu)(hu)體(ti)驗(yan)(yan)的市場格局(ju)：究(jiu)竟會(hui)是類似藍牙的開(kai)(kai)放式生(sheng)態（即不同公司推(tui)出的產品可(ke)以使用UWB技(ji)(ji)術(shu)互(hu)(hu)相感知物(wu)理(li)位置(zhi)），還是會(hui)是生(sheng)態內互(hu)(hu)動(dong)？我們(men)更傾(qing)向(xiang)于(yu)后者，即生(sheng)態內互(hu)(hu)動(dong)。我們(men)認(ren)為(wei)，UWB提供的設(she)(she)備間基于(yu)物(wu)理(li)位置(zhi)的互(hu)(hu)動(dong)用戶(hu)(hu)體(ti)驗(yan)(yan)中，每個設(she)(she)備的特性非(fei)常重要，必須仔細根據(ju)每個設(she)(she)備的功(gong)能(neng)來設(she)(she)計互(hu)(hu)動(dong)才能(neng)實現較好的用戶(hu)(hu)體(ti)驗(yan)(yan)，這也(ye)就更傾(qing)向(xiang)于(yu)生(sheng)態內互(hu)(hu)動(dong)，而(er)非(fei)開(kai)(kai)放生(sheng)態。基(ji)于(yu)此(ci)(ci)，我們(men)(men)(men)預計(ji)中(zhong)國(guo)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)行業將(jiang)會(hui)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)UWB的(de)(de)(de)重要(yao)力量，我們(men)(men)(men)認為(wei)(wei)(wei)許多(duo)基(ji)于(yu)UWB的(de)(de)(de)新用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)體驗也(ye)(ye)將(jiang)會(hui)由中(zhong)國(guo)的(de)(de)(de)廠商首(shou)先(xian)提出(chu)。如(ru)前所述(shu)，UWB將(jiang)會(hui)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)之(zhi)間互(hu)(hu)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)重要(yao)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，同時我們(men)(men)(men)也(ye)(ye)認為(wei)(wei)(wei)UWB做設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)交互(hu)(hu)將(jiang)會(hui)主要(yao)出(chu)現在同一(yi)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)內(nei)部，例如(ru)蘋(pin)果(guo)的(de)(de)(de)Airtag只能(neng)(neng)(neng)在蘋(pin)果(guo)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)中(zhong)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)，而(er)并(bing)不(bu)能(neng)(neng)(neng)和(he)安卓設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)互(hu)(hu)動(dong)(dong)（除(chu)了NFC掃(sao)碼報告撿到(dao)的(de)(de)(de)Airtag之(zhi)外）。因此(ci)(ci)，擁(yong)有(you)(you)(you)(you)較為(wei)(wei)(wei)完整智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)公(gong)司將(jiang)會(hui)更(geng)(geng)傾向于(yu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)UWB做生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)內(nei)產品之(zhi)間的(de)(de)(de)互(hu)(hu)動(dong)(dong)，而(er)小米(mi)、華為(wei)(wei)(wei)等(deng)目前擁(yong)有(you)(you)(you)(you)全(quan)球(qiu)領先(xian)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)中(zhong)國(guo)公(gong)司也(ye)(ye)將(jiang)與(yu)蘋(pin)果(guo)一(yi)起(qi)引(yin)領基(ji)于(yu)UWB用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)新體驗的(de)(de)(de)潮(chao)流。由于(yu)UWB芯(xin)片設(she)(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)復雜度并(bing)不(bu)高，而(er)更(geng)(geng)考驗功力的(de)(de)(de)其實是用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)體驗和(he)系(xi)統算法設(she)(she)(she)(she)(she)(she)計(ji)，因此(ci)(ci)我們(men)(men)(men)認為(wei)(wei)(wei)華為(wei)(wei)(wei)、小米(mi)等(deng)中(zhong)國(guo)公(gong)司很有(you)(you)(you)(you)可能(neng)(neng)(neng)在未來(lai)會(hui)有(you)(you)(you)(you)自(zi)研UWB芯(xin)片計(ji)劃(hua)，通(tong)過(guo)自(zi)研的(de)(de)(de)UWB芯(xin)片搭配獨特的(de)(de)(de)算法來(lai)提供具有(you)(you)(you)(you)差異化(hua)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)體驗。這樣(yang)一(yi)來(lai)，就會(hui)形成(cheng)“擁(yong)有(you)(you)(you)(you)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)公(gong)司需要(yao)基(ji)于(yu)UWB的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)體驗 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