江西建设质量安全监督网站,设计非常好的网站,专业app开发,网页界面设计要重点掌握哪四个要点来源#xff1a;鲜枣课堂9月11日#xff0c;苹果公司秋季发布会在乔布斯剧院举行。以iPhone 11为代表的一系列新品揭开了神秘的面纱#xff0c;与“果粉”见面。新iPhone的特点和参数#xff0c;相信大家通过各大媒体的介绍已经有所了解。不过有一个细节#xff0c;不知道… 来源鲜枣课堂9月11日苹果公司秋季发布会在乔布斯剧院举行。以iPhone 11为代表的一系列新品揭开了神秘的面纱与“果粉”见面。新iPhone的特点和参数相信大家通过各大媒体的介绍已经有所了解。不过有一个细节不知道大家有没有注意到——本次发布的全系列新款iPhone全部搭载了支持超宽带UWB技术的U1芯片。根据官方的宣传这项新技术将显著提升苹果手机的空间感知Spatial Awareness能力。那么问题来了空间感知能力是什么意思U1芯片到底能做什么UWB超宽带技术又是什么黑科技所有这些会不会引领新一轮的智能设备应用创新通过本文笔者将一一为你揭晓这些问题的答案。 什么是空间感知能力 所谓的空间感知能力就是感知方位的能力。更直接一点就是定位能力。根据苹果公司的介绍搭载U1芯片的新iPhone进一步提升了手机的定位功能不仅可以感知自己手机的位置还可以感知周边其他手机的位置。在使用隔空投送AirDrop苹果设备提供的一种无线分享文件的功能时基于U1芯片提供的空间感知能力只需将你的iPhone指向其他人的iPhone系统就会优先排序离得越近优先级越高让你更快速地共享文件。说白了利用U1的定位能力iPhone11可以实现“离我越近越先得到响应”的应用效果。说到定位相信大家都很熟悉。我们经常会使用例如高德地图或百度地图这样的APP里面就有定位和导航的服务。定位服务帮助我们掌握位置信息指示方向增加自身的安全感和掌控感给我们的工作生活带来了很大的便利。那么UWB技术和我们现在常用的定位技术又有什么不同呢我们现在常用的定位技术主要包括卫星定位和基站定位。卫星定位是利用人造地球卫星进行点位测量的技术也是目前使用最为广泛、最受用户欢迎的定位技术。它的特点非常突出就是精度高、速度快、使用成本低。大家所熟知的美国的全球定位系统GPS、中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略(Galileo)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)都是卫星定位系统。基站定位的原理和雷达有相似之处。雷达定位大家都知道就是发射雷达波根据目标的反射进行空间位置测算。基站定位的话基站就相当于是一个“雷达”。通常在城市中一部手机会在多个基站的信号覆盖之下。手机会对不同基站的下行导频信号进行“测量”得到各个基站的信号TOA到达时刻或TDOA到达时间差。根据这个测量结果结合基站的坐标就能够计算出手机的坐标值。画个图一看就明白了所有上述这些定位手段都有一个明显的缺点就是无法穿透建筑物不能实现室内定位。卫星定位需要接收机接收到足够的卫星信号。当进入室内或有遮挡时卫星信号很微弱无法有效定位。上图为手机在室外接收到的GPS定位信号下图为手机在室内接收到的GPS定位信号从图示可以看出当发现的卫星数量降低时定位误差从10米增加到66米。一方面卫星和基站定位技术无法满足室内定位的需求。另一方面室内定位的业务场景却越来越多例如地下车库导航、商场寻找店铺和商品甚至儿童走失都对室内定位有迫切需求。在需求持续上升的背景下人们开发了一系列技术尝试利用其它类型的锚节点来提供定位能力。这就包括了Wi-Fi蓝牙UWB等技术。 什么是UWB Wi-Fi和蓝牙大家都比较熟悉。那么UWB又是什么UWB就是Ultra Wideband超宽带技术。它源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。了解通信的同学都知道一般的通信体制都是利用一个高频载波来调制一个窄带信号通信信号的实际占用带宽并不高。而UWB不同于传统的通信技术它通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。由于脉冲时间宽度极短因此可以实现频谱上的超宽带使用的带宽在500MHz以上。FCC美国联邦通信委员会为UWB分配了 3.1~10.6 GHz共 7.5 GHz频带还对其辐射功率做出了比FCC Part15.209更为严格的限制将其限定-41.3dBm频带内。简而言之这项技术通过超大带宽和低发射功率实现低功耗水平上的快速数据传输。由于UWB脉冲的时间宽度极短因此也可以采用高精度定时来进行距离测算。相比Wi-Fi和蓝牙定位技术UWB具有如下优势1抗多径能力强定位精度高带宽决定了信号在多径环境下的距离分辨能力成正比关系。UWB的带宽很宽多径分辨能力强能够分辨并剔除大部分多径干扰信号的影响得到精度很高的定位结果。UWB可以在距离分辨能力上高于其他传统系统复杂环境下其精度甚至可以达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的百倍以上。2时间戳精度高超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级由定时来计算位置时引入的误差通常小于几厘米。3电磁兼容性强UWB 的发射功率低信号带宽宽能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中传统的接收机无法识别和接收必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调所以不会对其他通信业务造成干扰同时也能够避免其他通信设备对其造成干扰。4能效较高UWB具有500MHz以上的射频带宽能够提供极大的扩频增益使得UWB通信系统能效较高。这意味着对于电池供电设备系统的工作时间可以大大延长或是同样发射功率限制下覆盖范围比传统技术大得多。通常在短距离应用中UWB发射机的发射功率普遍低于1mW在长距离应用中不需要额外的功率放大器即可达到200米的距离同时实现6.8Mbps的空中速率。基于上述技术优势采用UWB能够构成高精度的室内定位系统。UWB和其它定位技术的对比目前常用的UWB测距方法有三种分别是1TOFTime of flight通过测量UWB信号在基站与标签之间飞行的时间来实现测距。2TDOATime Difference of Arrival利用UWB信号由标签到达各个基站的时间差来进行定位。3PDOAPhase Difference Of Arrival利用到达角相位来测量基站与标签之间方位关系。限于篇幅我们将在后续详细介绍UWB的算法原理。 UWB的产业发展 在2002年以前UWB被广泛用于军事方面的用途。2002年FCC美国联邦通信委员会对UWB做了如前文所说的功率上的严格限制才将UWB技术解禁准许进入民用领域。此后UWB技术进入了高速发展期各种技术方案围绕着UWB国际标准的制定也展开了激烈的竞争。2007年IEEE在802.15.4a标准中对UWB技术进行了标准化。经过近十年的发展UWB的标准也在不断完善。说到UWB的产业链就不得不提到Decawave公司。Decawave是目前已知唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片厂商。他们提供低成本的芯片出售零售价格在几美元。芯片型号是DW1000符合IEEE 802.15.4-2011 UWB标准协议在理想条件下最大可测量范围为300m。DW1000芯片在苹果公司的产品发布会后基于Decawave芯片DW1000的定位厂商INTRANAV连发两条推特声称其套件支持与iPhone11的互操作Decawave也转发了该推特。这说明苹果U1有极大的可能支持IEEE 802.15.4。其它从事UWB技术研究的厂商还包括Ubisense、BeSpoon。这些厂商使用了自己的UWB解决方案通常以模组套件的形式推出但均不支持IEEE 802.15.4。要实现更好的空间感知需要应用生态的支持。为了构建整个应用生态不同厂家设备性需要实现互操作、互兼容。可以预见未来所有厂家设备都将可能支持IEEE 802.15.4标准。 UWB的定位效果 为了客观评判不同的室内定位技术多个国际组织一直在积极组织室内定位比赛。目前国际上三个高规格的室内定位比赛包括1微软室内定位比赛Microsoft Indoor Localization CompetitionMILC2美国国家标准与技术研究院NIST举办的PerfLocPerformance Evaluation of Smart-phone Indoor Localization Apps3国际室内定位与室内导航大会IPIN室内定位比赛IPIN competition微软的MILC比赛被公认为评判高精度室内定位技术最好的舞台。下面列出了历年MILC比赛中基于基础设施组前三名的成绩可以看出从2015年开始UWB的优势逐渐显示出来已成为高精度定位技术中最有前景的技术。同时Decawave的DW1000也是具体定位方案中的主流选择。8家获奖的UWB团队中有7家都使用了DW1000。2018年的比赛使用性能极高的激光SLAM构建地图左图并基于此实时输出真实位置轨迹右图由此作为比赛的评价依据比赛场地在葡萄牙波尔图证卷交易所宫现场环境十分复杂2018年的比赛首次评价动态精度比赛场地非常复杂结果的导向性很强。在这项赛事中来自美国卡内基梅隆大学的Anthony Rowe团队值得一提。这个团队是室内定位领域的翘楚三次进入前三名2018年更是获得第一名和并列第二名。CMU Anthony Rowe团队更重要的是2018年该团队取得第一名的技术路线是UWB增强现实AR而iPhone 11 Pro则成为了首款同时支持AR和UWB的手机。这足以证明该团队具有极强的技术洞察力。此外来自中国的南京爱锑奕电子科技有限公司也非常值得关注。他们是一个新兴团队切入UWB市场一年后就参加了2018年的比赛取得了并列第二名的成绩。这是迄今为止国内队伍在该项赛事中的最好成绩。上图是南京爱锑奕团队在比赛中输出的实时轨迹。可以看到除少部分区域外大部分区域都输出了精度很高的定位坐标。蓝色为激光SLAM实时轨迹绿色点为爱锑奕团队输出的轨迹红色为矢量误差。上图是参加各支队伍的平均定位误差对比。爱锑奕团队的平均定位误差是0.4米而几个传统强队如RaceLogic、俄罗斯研究院等同样使用UWB技术却只取得了接近1米甚至更差的成绩这充分说明了2018年比赛难度之大。 结 语 总而言之这次新款iPhone对UWB的全面支持对UWB技术的规模化商用推广是一次非常宝贵的机会。这也将加速UWB上下游产业链的发展和成熟。随着5G的到来我们正在加速走向万物互联时代越来越多的物联网设备和应用将会出现。UWB技术可以根据自身的特点与这些物联网场景紧密结合给用户提供更好的服务体验。包括智能家居、增强现实、移动支付、看护跟踪、地质勘探、室内导航都将是UWB技术的用武之地拥有非常广阔的发展前景。根据相关机构的预测未来UWB技术将在室内定位市场中占据30%~40%的市场份额2022年市场规模将有望达到164亿美元。UWB的美好未来让我们拭目以待《崛起的超级智能》一书主要阐述当今天人类为人工智能的春天到来而兴奋为人工智能是否超越人类而恐慌的时候一个更为庞大、远超人类预期的智能形态正在崛起种种迹象表明50年来互联网正在从网状结构进化成为类脑模型数十亿人类智慧与数百亿机器智能通过互联网大脑结构正在形成自然界前所未有的超级智能形式。这个新的超级智能的崛起正在对人类的科技产业、经济军事国家竞争产生重要而深远的影响。作者刘锋 推荐专家张亚勤、刘慈欣、周鸿祎、王飞跃、约翰、翰兹未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
