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【天富娱乐客户端登录】宝马推出数字钥匙功能,探索数字钥匙背后的UWB技术

自2018年以来,作为将智能手机用作数字汽车钥匙的先驱之一,宝马正在推动其宝马数字钥匙功能的开发和普及,该功能现已供iPhone用户使用。为了实现这一目标,这家顶级汽车制造商将推出BMW Digital Key Plus,这是一种方便安全的解锁和启动汽车方式,而无需将iPhone从包包或口袋中取出。该服务的最新版本基于iPhone的U1芯片上的超宽带(UWB)技术。 BMW Digital Key Plus功能将首先与iPhone的全电动BMW iX一起推出。

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超宽带技术可增强便利性和安全性。

BMW Digital Key Plus启用的新附加功能基于超宽带技术。这是一种短距离,高带宽的数字无线电技术,其特征是具有非常高的安全性的极其精确的定位。 UWB的精度还确保了在无线电信号被阻塞或拦截的情况下不可能进行中继攻击。苹果和宝马一直与汽车连接协会(CCC)紧密合作,为UWB建立数字钥匙规范3.0,为汽车行业提供了全球标准。

超宽带(UWB)是一种具有132年历史的通信技术,目前正在振兴中,以用于短距离无线连接设备。许多行业观察家称,UWB可以证明比蓝牙更成功,因为它具有更高的速度,更便宜,功耗更低,更安全并且提供了出色的位置发现和设备范围。

英特尔,时域,苹果,华为,三星,小米,恩智浦,索尼,博世和Xtreme Spectrum等公司正在研究和投资UWB技术。实际上,苹果公司已经在其iPhone 11中提供了UWB芯片,从而实现了出色的定位精度,并通过“飞行时间”测量实现了测距。

下面跟随小编了解超宽带技术的基础知识,包括其起源,优势以及对传输方法的高级了解。

什么是UWB?

超宽带(UWB)是一种短距离无线通信协议,例如Wi-Fi或蓝牙,在未经许可的应用中使用短脉冲无线电波在3.1至10.5 GHz范围内的频谱上。

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UWB一词用于大于或等于500 MHz的带宽(BW)或大于20%的小数带宽(FBW),其中FBW = BW / fc,其中fc是中心频率。

超宽带的历史

UWB技术的历史可以追溯到第一个人造无线电设备,当时Marconi使用火花隙(短电脉冲)发射机进行无线通信。

1920年,UWB信号被禁止商业使用。在高度分类的程序中,为了安全通信,UWB技术仅限于国防应用。直到1992年,UWB才开始在科学界引起广泛关注。

高速微处理器和快速切换技术的发展使UWB在商业上可用于短距离,低成本通信。早期的应用包括雷达系统,通信,消费电子,无线个人局域网,本地化和医疗电子。从那时起,已开发出有关UWB电磁学,组件和系统工程的详细知识。

2002年,美国联邦通信委员会(FCC)是世界上第一个发布UWB法规的组织,该法规允许未经许可使用分配的频谱。但是,将允许的功率限制设置为非常低,以避免干扰在此频段运行的其他技术,例如WiFi,蓝牙等。

UWB信号的低频谱密度很吸引人,这使得UWB不太容易受到其他窄带信号的带内干扰,并且非常安全,因为由于功率密度低而很难检测到它们。

超宽带技术的优势

与传统的窄带系统相比,超宽带信号的超宽带宽可实现出色的室内性能。

1、宽带宽可抵抗密集环境中的信道效应,并实现非常精细的时空分辨率,以实现UWB节点(例如新款iPhone 11)的高精度室内定位。

2、低于环境噪声的低频谱密度可确保信号检测的可能性较低,并提高了通信的安全性。

3、使用UWB可以在短距离内传输高数据速率。

4、UWB系统可以与已经部署的窄带系统共存。

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超宽带传输

数据传输采用两种不同的方法:

皮秒范围内的超短脉冲,可同时覆盖所有频率(也称为脉冲无线电)

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将总UWB带宽细分为一组宽带正交频分复用(OFDM)信道

第一种方法具有成本效益,但以降低的信噪比为代价。通常,脉冲无线电传输不需要使用载波,这意味着与传统的窄带收发器(即,更简单的收发器体系结构)相比,由于信号是通过UWB天线直接辐射的,因此降低了复杂性。高斯单周期或它的一个导数是易于生成的UWB脉冲的一个示例。

第二种方法可以更有效地利用频谱,并以提高复杂性(即,需要信号处理)和功耗为代价提供更好的性能和数据吞吐量。

两种方法之间的选择取决于应用程序。

UWB如何工作?

一旦启用了UWB的设备(如智能手机,智能手表,智能钥匙或磁贴)靠近另一台UWB设备,这些设备便开始“调整范围”。测距是指计算设备之间的飞行时间(ToF):质询/响应数据包的往返时间。

使用较大的信道带宽(500MHz)和短脉冲(每个脉冲2纳秒),UWB可获得更高的精度。UWB定位过程可实时实时跟踪设备的运动。这样,启用UWB的设备可以了解运动和相对位置。

根据生产Galaxy Note20 Ultra中的UWB芯片组的NXP的说法,UWB在现场视线(LoS)和非视距(nLoS)场景中提供了更高的定位精度,并且能够管理在许多墙壁,人和其他障碍物通常会阻挡这些信号的环境中。利用到达角(AoA)技术,UWB测量的实时准确性可在厘米级别提供高精度的设备定位服务。不仅如此,UWB设备还可以确定对象是静止的,靠近的还是移开的。

例如,启用UWB的系统知道您是否正在接近锁着的门,并可以确定您是在门口还是门口。他们还可以决定当您到达特定位置时是否应使用锁。在现实世界中,UWB可以在您的汽车驶近时打开车库,并在您靠近入口处时为您的房屋打开门。

UWB与Wi-Fi和蓝牙有何不同?

当我们考虑无线连接技术时,通常会想到蓝牙和Wi-Fi。但是这些技术缺乏UWB所具有的准确性,定位能力和射频安全性。大多数无线连接技术在技术上都可以提供测距,但是UWB的性能要优越得多。

UWB还在无线电频谱的单独部分中工作,远离聚集在2.4GHz附近的拥挤频段。而且,UWB可以与其他流行的无线技术共存,例如Wi-Fi,蓝牙和近场通信(NFC)。

UWB最重要的优势之一是增加了用于发送和接收数据包的物理层(PHY)。通过当前在IEEE 802.15.4z中指定的这一层,可以利用其他技术中不可用的关键安全扩展,从而允许诸如密码术和随机数生成之类的安全技术阻止攻击者访问UWB通信。

企业如何利用UWB技术?

UWB技术具有高精度,快速传输和高可靠性的优势,有望帮助公司在各种环境和过程中定位人员和物体。

在当今的劳动力中,一个高度相关的用例是社会隔离。当组织制定如何安全地恢复业务的战略时,他们还需要考虑物理距离指导。借助UWB技术,可穿戴式传感器可以在员工离某人太近时向其发出警报。

对于任何涉及制造的组织,UWB可能是数字化生产和物流的重要组成部分。现在,人们和物品不需要静止不动地进行记录。他们也可以移动。UWB可以帮助无缝地数字化仓库,车间和流程链,稳定内部流程并优化生产力。

未来我们对UWB有什么期望?

UWB是一项新技术,致力于该技术的公司才刚刚起步。三星是其成员的FiRa联盟一直致力于促进UWB技术的采用,并推进UWB标准和认证计划的更新,以确保互操作性。

借助三星的Galaxy Note20 Ultra,已经有一些利用UWB的令人兴奋的应用程序。例如,将通过使用UWB增强用于设备到设备文件传输的新的附近共享应用程序。只需将手机指向其他配备UWB的设备,“附近共享”就会在共享面板顶部自动列出该设备。

在最近的Unpacked活动中,三星还讨论了将UWB集成到新的SmartThings Find应用程序中的问题。使用增强现实(AR)和直观的指示,您将能够精确定位其他配备UWB的物品和设备。

三星还与合作伙伴合作,将支持UWB的手机转变为数字钥匙,并且已经在与全球主要的汽车制造商和ASSA ABLOY等访问解决方案提供商合作,以释放这些未来的可能性。

UWB的潜力巨大,即使距离许多企业用例都只有几年的时间,也有很多值得期待的事情。

可以肯定的一件事是:UWB准备改变我们的生活和工作方式。

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