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新iPhone中的神秘芯片U1,是用来干啥的?

时间:2019-09-12 作者:矽说 阅读:
昨天,苹果在发布会上发布了新一代iPhone。其中最有趣的是U1芯片。 根据苹果的官方介绍,U1是一块超宽带(UWB)定位芯片,该芯片将会给苹果带来spatial awareness。U1的第一个应用是……
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苹果发布U1

昨天,苹果在发布会上发布了新一代iPhone。其中最有趣的是U1芯片。oAAEETC-电子工程专辑
根据苹果的官方介绍,U1是一块超宽带(UWB)定位芯片,该芯片将会给苹果带来spatial awareness。U1的第一个应用是在使用AirDrop时用户可以使用带有U1的iPhone指向另一个带有U1的iPhone,这样系统会优先选择iPhone指向的用户来传输文件。此外,苹果承诺U1将为iOS带来“amazing new capabilities”。oAAEETC-电子工程专辑

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UWB技术评析

UWB技术由来已久,在2002年美国管理频谱的FCC就发布了关于UWB的频段和功率规范。oAAEETC-电子工程专辑
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传统的无线通信往往使用较窄的频段,同时在频段内可以有较高的功率密度。与之相对,UWB使用非常宽的频谱,但是在每个频点上的功率密度都很低。这样一来,UWB信号总的功率并不低,但是由于它分散在很宽的频段内,因此对于其他使用该频段的通信协议造成的干扰非常小。oAAEETC-电子工程专辑

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由傅立叶变换的性质我们知道频域信号延展越宽则时域信号越窄,因此超宽带信号在时域的波形是非常短的一个脉冲。UWB的应用场景通常是短距离通信,UWB发射机主要是挤一个脉冲,而接收机则是做correlation操作,相对而言电路设计的功率较小,因此往往使用在低功耗应用中。oAAEETC-电子工程专辑
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最初UWB的应用是短距离数据传输,因为UWB可以和WiFi和蜂窝移动频段有交叠而不会产生干扰。然而,在21世纪初,人们对于短距离数据传输的需求并不够大,最终UWB数据传输输给了蓝牙。后来随着物联网的诞生,UWB又找到了另一个应用,即(室内)定位。UWB定位方法类似雷达,发射端发射一个脉冲,接收端则根据脉冲信号的飞行时间来判断发射和接受端的距离。目前,UWB可以做到几十厘米的距离测量精度,因此非常适合做室内定位应用。oAAEETC-电子工程专辑
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AR应用

室内定位在消费应用中第一个能想到的就是给用户的物件定位,但是该应用需要较低的成本且附加价值较低,不太像是苹果的风格。oAAEETC-电子工程专辑
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如果我们把眼光放略远一些,目前在消费者应用中唯一会用到定位的就是VR。在较高端的VR设备中,往往都需要用户事先在室内放置定位标签来追踪用户的动作。事实上,AR预计也有类似的需求。AR在应用中需要根据用户的定位来做交互(类似PokemonGo,根据用户的实时定位来决定会出现什么样的pokemon以及收集精灵球等等),而目前定位方案最需要解决的是室内场景(室外可以用GPS),而室内定位除了SLAM之外确实还会需要一些其他维度的信号。苹果之前在AR领域投入很大,之前一直有传闻在开发AR眼镜(有传闻说苹果AR眼镜项目被解散但是该传闻可信度并不大),这次苹果可以在其Apple Home设备中加入U1,并使用iPhone11来定位用户位置并在AR眼镜上显示出来(例如在餐桌的时候推送外卖信息等)。这也是苹果在发布时候所说的“amazing new capabilities”。oAAEETC-电子工程专辑

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原文标题及链接苹果U1,还是剑指ARoAAEETC-电子工程专辑

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