世界觀察:紐瑞芯發(fā)布可提升ARVR互動(dòng)體驗(yàn)的UWB通信定位芯片
作者:電子創(chuàng)新網(wǎng)張國(guó)斌
(資料圖)
在AR、VR應(yīng)用中,需要外部各節(jié)點(diǎn)和頭戴設(shè)備、手持設(shè)備各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)基于空間感知的互動(dòng),如果定位不好則會(huì)影響體驗(yàn),在5月12日召開(kāi)的聚焦元宇宙的第十三屆松山湖中國(guó) IC 創(chuàng)新高峰論壇上,深圳市紐瑞芯科技推介了一款可用于AR/VR的UWB通信定位芯片,并分析了它如何改善ARVR體驗(yàn)。
深圳市紐瑞芯科技有限公司市場(chǎng)銷(xiāo)售副總裁張海昆在發(fā)言時(shí)指出UWB天然具備高測(cè)距精度能力,輔以多通道、多天線實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)角度,加上三角定位能力,可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)定位的技術(shù)。同時(shí)UWB又具備一些抗多級(jí)能力強(qiáng),可以適應(yīng)非常復(fù)雜環(huán)境的能力,而且天然安全性好。所以已經(jīng)成為室內(nèi)定位最佳基礎(chǔ)方案。除了測(cè)距、測(cè)角技術(shù)之外,UWB還支持雷達(dá)感知功能和高速低延時(shí)數(shù)傳的能力,這是UWB基本技術(shù)能力。
從上圖簡(jiǎn)單對(duì)比看在室內(nèi)定位場(chǎng)景下,UWB測(cè)距精度,理論上達(dá)到厘米級(jí),工程應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)亞米級(jí),覆蓋距離超過(guò)100米,非常適合高精度、高密度、高頻度定位的場(chǎng)景。
其實(shí)UWB(UltraWideband)超寬帶通信并不是一種新技術(shù),早在30年前就在產(chǎn)學(xué)研中走熱,2002年2月,F(xiàn)CC批準(zhǔn)UWB技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域,并對(duì)UWB進(jìn)行了重新定義,規(guī)定UWB信號(hào)為相對(duì)帶寬大于20%或-10dB帶寬大于500MHz的無(wú)線電信號(hào)。
UWB利用納秒至微微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào),UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi)bps至數(shù)Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢(shì),主要應(yīng)用于室內(nèi)通信、高速無(wú)線LAN、家庭網(wǎng)絡(luò)、無(wú)繩電話、安全檢測(cè)、位置測(cè)定、雷達(dá)等領(lǐng)域。
“業(yè)界現(xiàn)在把UWB數(shù)傳能力放到31.2兆,在此基礎(chǔ)上,我們公司把數(shù)傳能力進(jìn)一步拓展到124.8兆,短距離實(shí)現(xiàn)高保真的音頻、視頻、低延時(shí)數(shù)據(jù)傳輸一個(gè)非常好的方案?!彼赋?,“UWB在8G頻段信號(hào)干擾非常少,非常適合在車(chē)內(nèi)、室內(nèi)、辦公場(chǎng)所,當(dāng)我們已經(jīng)布置用UWB作為定位空間感知的點(diǎn)的情況下,我們使用一些方式開(kāi)通它的雷達(dá)功能。既可以實(shí)現(xiàn)高性能雷達(dá)效果,同時(shí)也沒(méi)有增加額外特別多的成本,是一個(gè)非常好的方案?!?/p>
他表示20年前,UWB定位在高速數(shù)傳,后來(lái)也有人做雷達(dá)功能,現(xiàn)在大家使用UWB更多場(chǎng)景是室內(nèi)定位。得益于2019年兩個(gè)標(biāo)志性事件,一個(gè)是FiRa聯(lián)盟的成立,還有蘋(píng)果把UWB的芯片放到iPhone11手機(jī)上,拉開(kāi)了UWB在消費(fèi)及應(yīng)用的序幕。
“之后蘋(píng)果在一系列的手機(jī)里都繼續(xù)使用UWB芯片。在蘋(píng)果之后,包括三星,包括小米,包括谷歌,在他們都把手機(jī)可穿戴、智能家居的產(chǎn)品上,陸續(xù)放入U(xiǎn)WB的芯片和UWB的功能?!彼赋?,“目前在汽車(chē)領(lǐng)域,以寶馬領(lǐng)頭的一系列車(chē)廠、主機(jī)廠一直在推,而且已經(jīng)在落地UWB數(shù)字車(chē)鑰匙的方案。所以UWB這幾年一直快速演進(jìn),雖然技術(shù)上不斷磨合和成熟過(guò)程中。今年最近落地的案例中,就包括魅族在智能手機(jī)里放入U(xiǎn)WB,以及一些汽車(chē)采用UWB車(chē)鑰匙。? ”
|UWB是否會(huì)爆發(fā)?
張海昆指出,其實(shí)在做UWB之初,公司對(duì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了深入思考,除了之前定位場(chǎng)景之外,我們看到手機(jī),以蘋(píng)果為首的手機(jī)廠商,以及一系列的汽車(chē)廠商,一定會(huì)帶動(dòng)UWB在智能手機(jī)和智能汽車(chē)雙機(jī)驅(qū)動(dòng),有這兩個(gè)軌道的驅(qū)動(dòng),最終會(huì)帶動(dòng)UWB在物聯(lián)網(wǎng)和IOT市場(chǎng)上得到更大的爆發(fā)。
他表示紐瑞芯認(rèn)為接下來(lái)UWB在智能家居,AR、VR、智能穿戴、無(wú)感支付場(chǎng)景上應(yīng)用走熱,目前有一系列客戶(hù)的項(xiàng)目在展開(kāi)。
他認(rèn)為AR、VR應(yīng)用中最大的核心是三個(gè)組件,第一個(gè)跟計(jì)算相關(guān),紐瑞芯用模擬計(jì)算方式省掉數(shù)字計(jì)算,把里面處理的時(shí)間降低、減少,提升整個(gè)系統(tǒng)功耗和系統(tǒng)的性能。第二個(gè)組件是各種光學(xué)組件;第三個(gè)就是傳感器。、
“UWB是一系列傳感器之一,跟其他的傳感器做配合,也跟光學(xué)組件做配合,在空間位置感知上,甚至傳輸方面,實(shí)現(xiàn)幫助AR、VR進(jìn)一步提高精準(zhǔn)度、安全性和實(shí)現(xiàn)低延遲的傳輸效果?!彼赋?,“如果考慮AR、VR的具體場(chǎng)景,大家可以看到如果外部的各節(jié)點(diǎn)跟頭戴的設(shè)備、手持設(shè)備各節(jié)點(diǎn)形成非常好的基于空間感知的互動(dòng),使用體驗(yàn)效果和互動(dòng)效果都可以得到極大增強(qiáng),這是基于空間感知、位置感知、UWB帶來(lái)的效果?!?/p>
他指出UWB作為傳感器,作為一個(gè)組件,有幾個(gè)方面可以幫助產(chǎn)業(yè)提升體驗(yàn)。例如頭戴設(shè)備和手持設(shè)備之間需要精準(zhǔn)的位置感知。目前基于攝像頭和光學(xué)組件,這里面精度是非常高的。但是依然存在視覺(jué)的盲區(qū),依然存在燈光昏暗的情況下,這時(shí)候UWB作為非常好的技術(shù),輔助實(shí)現(xiàn)空間位置的感知,并且避免陀螺儀加速傳感器造成的累積誤差。如果是固定空間,紐瑞芯的UWB可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)整個(gè)空間的構(gòu)建,結(jié)合外部的錨點(diǎn),使得我們對(duì)精確位置的精確感知,可以和AR做很好的疊加。另外設(shè)備和設(shè)備之間基于空間感知,也可以做非常好的智能互動(dòng),這都是UWB幫助AR、VR提升體驗(yàn)的特點(diǎn)。
|紐瑞芯 UWB定位芯片介紹
張海昆表示紐瑞芯科技是2016年12月份成立的,致力于成為無(wú)線通信芯片領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,核心團(tuán)隊(duì)來(lái)自美國(guó)頂級(jí)芯片公司,在手機(jī)核心芯片和汽車(chē)芯片技術(shù)上有世界水平經(jīng)驗(yàn)。堅(jiān)持自主正向研發(fā),為智能手機(jī)、汽車(chē)電子、智能家居/穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等提供核心無(wú)線通信及高精度空間感知定位技術(shù)。
他指出UWB是紐瑞芯非常重要的產(chǎn)品線,紐瑞芯也是全球第一家把UWB SOC和視頻前端能夠全系統(tǒng)打通,做成全系統(tǒng)芯片的公司,“結(jié)合我們多通道,整體芯片架構(gòu),我們實(shí)現(xiàn)了真正超高精度,能夠?qū)崿F(xiàn)三維全立體的測(cè)角和定位,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的雷達(dá)感知和高速低延時(shí)的輸傳。我們是全球第一個(gè)發(fā)表符合IEEE802.15.4z協(xié)議的全系統(tǒng)UWB芯片?!彼赋觥?/p>
他表示基于對(duì)UWB的理解,我們較早做了產(chǎn)品規(guī)劃,把大熊座UWB芯片劃分為三個(gè)系列:第一個(gè)800系列充分利用芯片多通道的架構(gòu),實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)角、測(cè)距、定位,主要利用智能手機(jī)AR、VR的設(shè)備。
第二個(gè)是700系列,按照車(chē)規(guī)流程、車(chē)規(guī)工藝生產(chǎn),最后是車(chē)規(guī)的認(rèn)證,目的是為了汽車(chē)數(shù)字車(chē)鑰匙或其他使用,打造最高穩(wěn)定性、可靠的UWB系列的產(chǎn)品。
第三個(gè)600系列是結(jié)合微信號(hào)低功耗設(shè)計(jì)理念,進(jìn)一步提升提升芯片的性?xún)r(jià)比,使芯片更簡(jiǎn)潔應(yīng)用,主要應(yīng)用在IOT領(lǐng)域。
他在松山湖論壇推介的是800系列中的一顆--NRT81880,據(jù)他介紹,紐瑞芯NRT81880符合IEEE 802.15.4 / 4z協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及FiRa聯(lián)盟規(guī)范,集成了一個(gè)帶有高性能ARM ?CortexTM-M4F處理器的MCU,支持UWB 3D PDoA和AoA算法,以及UWB雷達(dá)功能。
該芯片支持UWB安全高速通信,采用 1T3R 架構(gòu),有利于高精度和實(shí)時(shí)測(cè)距以及 AoA 檢測(cè)??梢詮V泛用于智能手機(jī)、消費(fèi)電子和工業(yè)應(yīng)用。與主流歐美廠商的UWB芯片對(duì)比,紐瑞芯把測(cè)距精度從之前3-10厘米提高到了 1厘米;測(cè)角精度從3-10度提高到1度;把測(cè)角范圍從正負(fù)60度提升到正負(fù)90度,基本實(shí)現(xiàn)180度全覆蓋;測(cè)距距離從30-50米拉升到100米以外;數(shù)據(jù)傳輸率從31.2Mbps和27.2Mbps基礎(chǔ)上,增加到124.8Mbps,實(shí)現(xiàn)小于1ms的低延時(shí)傳輸。
對(duì)于UWB未來(lái)發(fā)展,他提出了幾點(diǎn)看法:
提升測(cè)距測(cè)角精度和覆蓋范圍,跨越應(yīng)用體驗(yàn)閾值
高精度3D 3D-PDoA ,優(yōu)化定位和IoT應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)
多種定位技術(shù)融合互補(bǔ),增強(qiáng)體驗(yàn)
發(fā)揮雷達(dá)感知功能,拓展應(yīng)用場(chǎng)景
高速低延時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,下一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)
最后他表示紐瑞芯會(huì)用最好的產(chǎn)品,加上國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體的情懷,跟產(chǎn)業(yè)界同仁們一起助推UWB產(chǎn)業(yè)發(fā)展,同時(shí)助力AR、VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展!
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