如何评价小米发布的 UWB「一指连」技术，手机一指就能操控是如何实现的？
小米近期发布的 UWB「一指连」技术，无疑是智能家居领域一次令人眼前一亮的创新。这项技术的核心理念非常直观：用手机指向某个智能设备，就能轻松实现操控。这不仅仅是一个噱头，背后是小米对用户体验极致追求的体现，也标志着智能家居交互进入了一个更具想象力的时代。
一指连：为什么能实现？
要理解「一指连」是如何实现的，我们首先需要深入了解它所依赖的关键技术——超宽带（Ultra Wideband, UWB）。
UWB 的原理：时间和角度的精确测量
UWB 是一种无线通信技术，它与我们熟悉的 WiFi、蓝牙有所不同。传统的无线技术通常使用一个或少数几个固定的频率进行通信，而 UWB 则是在一个非常宽的频率范围内，以极短的脉冲形式发送信息。这种极宽的带宽使得 UWB 具有以下几个显著优势，而这正是实现「一指连」的关键：
1. 极高的定位精度： UWB 的核心优势在于其精确的时间飞行（Time of Flight, ToF）和到达角（Angle of Arrival, AoA）测量能力。
ToF 测量： 通过精确测量信号从发射端到达接收端所需的时间，结合信号传播速度（光速），UWB 可以计算出两个设备之间的精确距离。相较于蓝牙等技术，UWB 的距离测量精度可以达到厘米级，远超其他无线技术。
AoA 测量： UWB 系统通常会包含一个具有多个天线的接收器（例如手机或智能设备本身）。通过测量 UWB 信号到达这些天线的时间差或相位差，可以计算出信号的入射角度，也就是设备之间的相对方向。
2. 强大的抗干扰能力： 由于 UWB 信号功率很低，且分布在极宽的频谱上，它不易受到其他无线信号的干扰，这保证了通信的稳定性和可靠性。
3. 低功耗： 尽管 UWB 传输速率很高，但由于其脉冲式的通信方式，整体功耗相对较低，非常适合在需要长续航的设备中使用。
「一指连」的实现路径：
小米的「一指连」技术，正是巧妙地结合了 UWB 的这些特性，构建了一个全新的交互模型：
1. 设备识别与配对： 当用户将手机对准某个小米智能设备时，手机上的 UWB 芯片会主动扫描周围环境中存在的、同样支持 UWB 协议的智能设备。一旦检测到目标设备，手机会通过 UWB 的精确测距和测向能力，识别出被指向的那个设备。
2. 精确指向确认： 这是「一指连」最酷炫的部分。手机上的 UWB 天线阵列会精确捕捉到目标设备发出的 UWB 信号的到达角信息。同时，智能设备也可能内置 UWB 芯片和天线，能够反馈手机的指向。通过手机和设备之间的双向信息交换，系统可以确认手机的“镜头”是否准确地对准了目标设备。这种精确的指向确认，是实现“一指”操控的基础。想象一下，你的手机就像一个电子指南针，能够知道你正指向哪个方向的哪个设备。
3. 建立安全连接： 一旦设备被识别并确认指向准确，手机会通过 UWB 建立一个低延迟、高可靠的连接通道。这个连接通道可以用于快速交换控制指令和状态信息。
4. 指令下发与执行： 用户在手机上进行操作（例如，想打开灯，按下“开关”按钮），这个指令会通过 UWB 精确地传输到被指向的那个智能设备。由于 UWB 的低延迟特性，这个指令几乎是即时送达的，设备接收到指令后立即执行。
5. 状态反馈： 设备执行完操作后，也可以通过 UWB 将当前状态（例如，灯的亮度、空调的温度）反馈给手机，并在手机上直观显示。
手机一指操控的优势与体验升级
小米的 UWB「一指连」技术带来的不仅仅是技术的更新，更是用户体验的颠覆：
极致的便捷性： 告别了在海量设备列表中寻找特定设备的手忙脚乱。只需简单地“指一下”，就能找到并操控你想要的那个设备，操作流程大幅简化。这对于拥有多个智能设备的家庭来说，简直是福音。
直观的交互方式： “指向”是一种非常符合人类直觉的交互方式。就像我们小时候用手指指着想玩的东西一样，这种自然而然的交互方式降低了智能设备的学习成本，让技术更容易被大众接受和喜爱。
无缝的连接体验： UWB 的低延迟和高精度确保了手机与智能设备之间的通信几乎是实时的，指令的响应速度极快，用户几乎感受不到任何延迟，从而获得流畅、连贯的使用体验。
增强的空间感知能力： 通过 UWB 的精确测距和测向，手机不仅仅是设备的一个遥控器，更像是拥有了对周围智能设备空间位置的感知能力。这为未来更丰富的智能交互场景打开了想象空间。
未来展望：
小米的「一指连」技术，仅仅是 UWB 在智能家居领域应用的冰山一角。未来，我们可以期待更多基于 UWB 的创新：
更智能的场景联动： 例如，走到电视前，手机自动识别并询问是否要打开电视；走到冰箱前，手机显示冰箱内的食物信息。
无感化的身份识别与权限管理： 当你回家时，UWB 可以识别你的位置和手机，自动解锁门锁，并调整室内灯光和温度为你喜欢的模式。
跨设备内容共享： 通过简单的指向，就能将手机上的视频或照片投射到智能电视上。
当然，要让「一指连」真正普及，还需要更多的设备支持 UWB 技术，以及更成熟的软件生态和标准协议的建立。但小米的这次尝试，无疑为智能家居的未来发展描绘了一幅令人兴奋的蓝图，让“万物互联”变得更加触手可及，更加智能，更加简单。
总而言之，小米的 UWB「一指连」技术，是 UWB 技术在用户体验上的绝佳实践。它利用了 UWB 的核心优势——精准的定位和测向能力，成功地将复杂的智能设备控制简化为一个直观的“指向”动作，极大地提升了用户使用的便捷性和科技感。这不仅仅是技术的进步，更是对未来智能生活方式的一次深刻探索。
网友意见
这项技术的核心是室内定位，需要准确的识别要连接物品的位置并连接该物品。
几年前做过某运营商广东分公司的室内定位项目，对此有些了解，下面就简单聊聊。
首先无线通信技术都能实现定位，包括但不限于WiFi，蓝牙，5G，zigbee，UWB等。定位的方式就是TOA/TOF/TDOA/AOA等，反正不是测距就是测角。
那为什么不用WiFi，蓝牙，5G这些手机上已有的呢？WiFi定位最大的问题是精度不够，5G不仅精度不够室内也是问题。蓝牙方面苹果推过（Ibeacon），没做起来，根据我的了解其中一个原因是废品率高。
UWB不是新技术，是成熟的技术，定位精度很高可以到厘米级（主要是通信方式决定的，简单说就是时间更准），缺点主要是需要增加新模块成本高，小米采用UWB个人认为主要跟苹果有关，iPhone 11就已经搭载了UWB技术。
个人认为很好，UWB作为非载波的通信技术理论上成本应该更低一点，但是实际上价格很高，主要就是用的少。在手机行业最具有号召力的就是苹果，这点毫无疑问，现在小米也进来，大家一起推可以降低成本。
还有一种室内定位技术适合手机—VPS，不过不适合其它设备，没事儿装个摄像头成本更高，而且还依赖计算机视觉技术。
昨天还在和同事讨论一下这个问题，今天一翻知乎，已经100多个答案了......有点小惊讶。
但实际上翻翻答案，基本上都是答非所问，原问问的实质问题是“为什么手机一指就i能操控”，但我看好多答案，尤其是高赞答案实际上说的都是小米在这个应用场景下的UI问题和操作精度问题，并没有涉及去解释“手机一指”实际上在手机底层发生的一些逻辑。
所以多罗嗦几句，仅作参考。
在通讯界里，无线定位技术一直是个难点，室内定位技术更是难点中的难点（其实室外的GPS也没好到哪里去）。主要技术障碍在于克服成本（不仅仅是系统端成本更重要的是终端侧成本不能增加太多）、对抗多径（甚至NLOS非视距，非视距在室内是非常普遍的现象）、以及如何把可接受精度的时钟技术带入终端设备....等等这些技术门槛吧。我搂着点儿讲，可以这么说，筛选来筛选去，从WiFi到Bluetooth，再到UWB，甚至还有一些非主流的Lidar、超声波和伪GPS室内技术，这一票候选技术里面，还是UWB最有希望。
为啥这么说呢？
第一，UWB是典型的宽带无线技术，它本身抗干扰能力强，对于其它系统的干扰也小，是个后进无线技术的理想选择；
第二，UWB对抗多径的效果好，接收机在不太复杂的前提下，也能抓到“主径”（意思是可以精准测距，理解这一点就可以了）；
第三，UWB的物理层被设计为传送纳秒级脉冲的结构，可以精确卡时间（意思也是可以精确测距，时间可以换算成距离，理解这一点就可以了）。
有以上三个优势，但是UWB一直在室内定位界也没火起来的原因很简单，就是没有大型的终端厂家推动这件事儿而已。因为手持终端（主要是手机）内部集成的无线器件已经够多了，面向大众的消费级别室内精准定位的市场需求也一直是不温不火，所以手机内的RF基本都是兼顾数据承载，顺便做个粗定位，大差不差就齐了。这是为啥wifi定位和蓝牙定位相对普及的原因。当然也有这样那样的问题，无法克服，所以UWB进入手持终端是必然的，只是时间到了，Apple和xiaomi就来了。
铺垫了这么多，还是看小米这个UWB系统的细节。按照小米的宣传口径：
一个是确定了UWB技术种类，一个是明确指出，“借助小米自研的天线排列和算法，即可精准空间定位。”这就说的比较明白了，我们看看，具体原理如下：
【资料来自于
作者来自西安电子科技大学，可以顺着链接看完整论文介绍】
在这里引用这篇文章的结果，我认为是基本符合小米在宣传中的技术方向的，各位可以参考，我分几点做个进一步解释：
1 小米不是利用UWB实现绝对的室内定位应用，至少在现阶段是一种操控逻辑的实现，实现“指向性”操控逻辑升级体验，对于UWB的绝对定位是不需要的，手机相对于UWB基站（即小米带操控的家电设备）的相对定位，既可以满足这个场景的需求；
2 如果是室内绝对定位，那就必须具备拥有固定室内坐标位置的UWB基站（小米家电内置或者小米未来出品专用UWB基站），没这个必要，因为涉及家电位置固定不能移动、室内地图构建和打点，这都没啥必要；你能想象得出来在室内需要cm级别定位的需求吗？找钥匙？实体钥匙都快不存在了；
3 如果是相对定位即可满足需求，那么小米的设计思路就是尽可能要实现单站定位，而不能依赖多站（即多个家电）联合定位。因为后者需要在多站（多家电）之间实现很高精度的时间同步（不展开了，这里用到了TDOA，需要多站联合参与且多站之间时间同步），这个成本应该就不小了，而且也不能说是客户必须买一个以上的小米家电还必须要部署在一个开放空间内才能实现“指向应用”那就太low了；
4 这时候懂行的读者可能会问，那如果是一个UWB基站（家电）就能对手机精准定位，那么理论上是不是要实现基站和手机之间的精准同步呢？是的，TOA必须保持基站和终端之间的同步，而这个成本也是很高的，不光是对于终端的硬件成本（因为手持终端有满足需求的时钟了，但其他uwb定位终端不一定是都有的），还是对于基站和终端之间的交互逻辑有要求，要有个同步过程，这个也是不能接受，繁琐，还慢，不合适；
5 那么AoA能不能用，能。但一个是在基站侧需要阵列天线和波束赋形算法，尤其后者，这个开发难度和成本不划算；另一个是AoA需要和ToA配合，或者多UWB基站配合，还是不合适家用；
6 这时候，上述论文中的技术就浮出水面了，这是一个可以规避所有弱点和短板的综合技术：
6.1
6.2 是不是豁然开朗？在一个UWB基站上（家电设备上）部署“符合一定相对位置的天线阵列”但保持天线阵列的物理信号处理在一个芯片上，即满足了单站定位精度，有大幅度控制了成本，还完全满足cm级别的定位精度（注意是相对定位精度），这就为下一步“指向性应用”打好了基础；
6.3 当满足了A点（手机发UWB信号）和B点（家电/UWB阵列天线基站）的cm级别定位基础上，如果要实现指向性，还需要利用手机本身已经具备的一些传感器，比如地磁和角加速度计。因为UWB提供的只是手机质心和基站质心之间的相对位置（距离和方位），按照人类的操作习惯，这个动作“指”还需要对准手机头部才可以。所以地磁这个步骤也是不能忘的，而且这个技术虽然普遍，但是精度有限，有时候还会出错....所以UWB再准，实际意义不算太大。
7 说到这儿就差不多了，但有个提醒，客户在家里用这个功能，首先是家电物理可见，就是满足LOS（Line Of Sight）条件，隔着墙是肯定不行的，相对位置都测不准，这是所有无线技术的弊端，没办法啊！
-----补充----
看论文不用那么仔细，这个阵列天线的单基站定位主要出发点是，规避AoA，和TOA技术，充分利用一个物理位置的虚拟小UWB接收天线，实现单位置上的TDOA定位方式，既降低了多站之间的同步需求，有规避了基站和终端之间的同步需求，成本增加还很有限，是个平衡性挺好的技术方案。
====再次补充====
最近一段时间多少进一步接触了UWB在消费类别市场的技术形态，包括Apple的为主（毕竟走得比较靠前），小米的这个其实性质是差不多的。所以往回看一个月前的答案还是有不少不准确的地方，我这里简单罗列一下，给大家一个粗参考，如果有兴趣，可以给我留言，我再详细解释吧。
1 UWB在消费市场的技术落地，主要是以手机为核心的相对定位（室内环境），而非传统企业级别的地图应用，去找绝对坐标下的精准位置，这是首先要注意的，别跑偏了；
2 UWB的定位算法，在目前看到的Apple应用上来说（小米估计也一样），是所谓的TWR（Two-Way-Ranging）测距手段，这是最流行的方法，也是技术上已经成熟的东西。不涉及其它的ToA或者TDoA，也基本不涉及多站参与和各种复杂的时间同步预置条件；
3 如果是以手机为核心，那就是基于单站的TWR测距和天线阵列测角。天线阵列测角的方式可能有不少选择，我在上文中提到的只是一种实现，只是可能；现在看AoA测角实现不应该是太难的，iphone大概率是基于AoA测角的方法实现的；
4 所以UWB测距精度比较高（只要手机和手机之间，或者手机iphone和apple的其他家电比如homepodmini之间的时钟一致性保持的好，那就cm级别是没问题的；AoA测角精度差一点，所以给出的指标通常是3度（小米也是3度）；
5 消费电子包括硬件和基于硬件基础之上的服务，出发点都是好玩儿好用，uwb目前的测距和测角精度是足够构建出apple的位置感知能力的。
以上。
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