一文看懂接近感知技术的应用前景

提到接近感知(Proximity Awareness)，许多人可能会对这个词汇感到陌生。但如果使用过智能手机，或是平时具有开车习惯，很可能实际上已经体验过接近感知应用带来的便利。例如：AirTag、SmartTag的寻物功能藉由感知周围设备，将位置信息回传给用户；数字车钥匙(Digital Car Key)近距离进行访问控制(Access Control)，安全开启车门。

短距离通信是接近感知应用的核心，常见无线协议包括超宽带(UWB)、蓝牙(Bluetooth)和Wi-Fi等技术。

FiRa 2.0拓展应用范畴 UWB产品兼容性再升级

UWB在接近感知应用中扮演重要角色，其技术标准由电机电子工程师学会(IEEE)制定，而为了让遵循IEEE标准所开发之产品彼此兼容，FiRa联盟(FiRa Consortium)担起确保UWB产品兼容性的重任，于2023年11月推出2.0版本规范，拓展UWB技术的兼容性范畴。Qorvo资深市场经理Han Wesseling表示，FiRa 1.0为标准化安全测距奠定初步基础，而FiRa 2.0版本增加新的技术性能，将实现更多能让UWB发挥其价值的应用。

FiRa联盟营销工作小组主席Benjamin Guilloud指出，FiRa 2.0规范加强了FiRa物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)的规范，支持以下技术：

● 下行到达时间差(DL-TDoA)测距规范，可支持大型商业中心智慧零售等用例，例如室内导航，以及人流和消费行为分析；

● 动态加扰数据帧(Scrambled Time Sequences,STS)，可以减少中间人攻击(MITM)等攻击媒介(Attack Vector)，提升安全性；

● 通过单向测距(OWR)提高到达角(AoA)测量精度、竞争式测距(无延迟)，包含加强的单侧双向测距(SS-TWR)及双侧双向测距(DS-TWR)；

● 物理层安全配置。

尽管不是IEEE制定的全新标准技术，通过FiR 2.0规范，UWB产品将能在确保跨品牌兼容性的前提下，为更多应用带来UWB高精度、高安全的技术特性。FiRa联盟最新发布的FiRa 2.0规范将UWB扩展到消费市场和工业市场，特别是以下三大用例：厘米级精度的个人室内导航、寻物/寻人和工厂中的资产追踪，以及可进行简单指向触发互动的智能遥控应用。

标准化对市场带来的影响不容小觑，Wesseling指出，资产追踪、物品定位都不是全新应用，只是过往主要由各个公司自行推出非标准化的方案。FiRa标准化规范将确保产品兼容性，为采用者提供更弹性的选择，显著拓展市场规模。Guilloud表示，藉由FiRa 2.0针对MAC和物理层相关的技术规范，FiRa会员能够确保其产品的兼容性。针对FiRa 2.0测试验证，目前市面上也已经出现支持新规范的测试方案。

精度/安全性提升 蓝牙信道探测下半年问世

随着FastConnect 7900芯片推动UWB在手机的普及，FiRa 2.0标准有助于手机周边的物联网设备应用落地，而观察FastConnect 7900技术表示，可以发现其中包含一项名为蓝牙信道探测(Channel Sounding)的技术。蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)亚太暨中国市场总监李佳蓉表示，蓝牙信道探测是一项高精度测距功能，可实现两个设备之间的精准测距，将定位精度提升至实际距离的+/-10%。

回顾过往蓝牙测距技术，蓝牙现有的定位技术以接受信号强度指示(RSSI)和到达角为主，基于RSSI的定位技术因其价格优势，在Tag等应用得到部分产业采纳，但由于其精度在3~5米左右，且针对不同手机等终端在射频方面具有差异，在实际应用中需要做射频标定或者校准，提高了使用门槛，并且面临中继攻击等安全风险；而蓝牙AoA定位精度虽可达到1米以上，但需要有多天线接收设备，产品设计复杂，影响其推广。

有鉴于现有技术的局限，蓝牙信道探测基于相位的测距技术(Phase-based Ranging)通过分析不同频率的射频信号相位变化提升测距精度，同时也支持往返时间(Round-trip Time, RTT)测距技术，提供安全度更高的测距选项。李佳蓉表示，蓝牙技术联盟推出信道探测功能，主要是因为蓝牙会员社群看中蓝牙技术在数字钥匙、物品追踪和智慧家庭及工业控制等应用中的发展潜力，因此追求更高精度的发展以提升安全及用户体验。李佳蓉认为，蓝牙信道探测将实现设备之间的安全、高精度测距，并加强许多现有的蓝牙应用场景，包括提升数字钥匙解决方案的安全性、强化位置服务的准确性，以及保障人机接口解决方案的安全性。

李佳蓉表示，目前，蓝牙信道探测技术正在蓝牙技术联盟工作组进行最后的测试和验证，以解决规格采用时可能遇到的互操作性问题，预计2024下半年推出正式规格版本。等到通道探测技术正式推出，接近感知产业将迎来低功耗、市场成熟的高精度测距技术，预期许多应用将从中获益。

UWBvs蓝牙 解析接近感知六大要点

面对多种无线技术，不同的接近感知应用在选择技术组合时，也会有不同考虑重点。Qorvo资深市场经理Han Wesseling表示，在选择适用于接近感知应用的技术方案时，需要周全考虑六大核心要素：安全程度、覆盖范围、系统部署成本、整体规模(节点数量)、数据速率、功耗。UWB（超宽带）与蓝牙作为两种广泛应用的技术，展现出了各自独特的优点与优势领域。

相较于蓝牙，UWB安全性更高，根据Qorvo资料，UWB和蓝牙均能实现数十米的传输距离，在视线范围(Line-of-sight)的前提下，UWB能够在50米的范围内提供厘米级精度，蓝牙则可能受到测量精度和范围的权衡影响，仅能在20~30米范围内提供米级精度。覆盖范围将影响系统部署成本，若能够以较少设备覆盖场域，部署成本将随之下降。

在实际应用场景中，需要进行通信的节点数量也是考虑重点之一。Wesseling指出，若设备节点过多，蓝牙通信可能会发生信号冲突，因此更适合采用UWB技术。此外，由于UWB具备更高带宽，更快的数据速率也使其适合要求低延迟的接近感知应用，而更短的通信时间(Airtime)也有能够进一步降低功耗。

对比六大要素要素，尽管UWB看起来在大多数情况下能提供更加优秀的性能，但蓝牙技术成熟的生态系统和广泛的普及采用，仍是UWB短期内难以超越的优势。即将推出的蓝牙信道探测技术，能够提供比传统接受信号强度指示和到达角/离开角更优秀的定位精度及安全性。尽管目前尚未达到UWB技术的高性能水准，但它也为许多对技术要求相对较低的应用场景提供了可行的替代方案，并有望与UWB技术协同工作，共同推进和提升接近感知体验的优化升级。

随着短距离通信发展、标准组织持续推动产品兼容性，预期接近感知应用将渐渐走进日常生活中。短距离通信作为接近感知应用的关键技术，不同技术具有独特优势，UWB、蓝牙等技术将继续维持协作关系，通过互补整合，为各种应用场景量身定制最适合的方案。

要使接近感知应用真正普及到日常生活中，设备的互操作性、用户体验及创新的应用开发都是带领市场成熟的关键要素。未来，待技术和标准成熟，根据应用需求所设计的产品提供良好使用体验，接近感知应用将陆续起飞。