最近一段時間會更新一系列跟硬件、傳感器相關(guān)的人機交互設(shè)計，內(nèi)容包括設(shè)備互聯(lián)、物體定位、人臉識別、手勢識別等技術(shù)，這些內(nèi)容能幫助讀者在日后工作中更好地理解技術(shù)對于體驗設(shè)計的意義是什么。下面直接進入正文：

在移動互聯(lián)網(wǎng)初期，蘋果 iPhone 無法通過藍牙將照片傳給 Android 手機，只能通過第三方應(yīng)用例如 QQ 或者將照片保存到電腦，再用 USB 線傳給 Android 手機；而 Android 手機之間可以通過藍牙互傳文件，但體驗較差，因為兩臺 Android 手機需要藍牙匹配后才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳，這時候需要用戶在一堆看不懂的藍牙列表中找到對方設(shè)備后發(fā)起請求，對方輸入驗證碼后才能完成配對工作，但是當(dāng)時大部分 Android 手機使用的藍牙 3.0 技術(shù)傳輸速度最高只有 24Mb/s，傳輸較大的文件需要很長的時間。

要完成兩臺設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，前提是知道對方設(shè)備 ID 是多少，然后通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)、藍牙、Wi-Fi 等形式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撛O(shè)備上。在 2013 年 Google 花費 2000 萬美元收購了一家名為 Bump Technologies 的創(chuàng)業(yè)公司，它們設(shè)計的應(yīng)用 Bump 允許兩名用戶通過手機碰一碰的形式完成照片、聯(lián)系人、視頻等文件的分享，更重要的是它解決了 iPhone 和 Android 無法傳輸?shù)挠脩敉袋c。Bump 是如何做到碰一碰互傳文件的呢？當(dāng)兩位用戶碰一碰手機時，Bump 會將手機的位置，當(dāng)前時間、IP 地址、加速度計讀數(shù)以及其他傳感器讀數(shù)等數(shù)據(jù)發(fā)送到 Bump 服務(wù)器，Bump 服務(wù)器根據(jù)這些參數(shù)計算出哪兩臺設(shè)備相互碰了一下，然后通過網(wǎng)絡(luò)將對應(yīng)的文件傳到另外一臺手機。Bump 傳輸數(shù)據(jù)的交互方式是有趣且簡單的，但是它始終是第三方應(yīng)用，能做的事情和效率提升上是極其有限的。

蘋果在 iOS7 和 OS X 10.7 上推出了 AirDrop 功能，用戶只要選中文件即可傳輸?shù)礁浇渌麚碛?AirDrop 功能的設(shè)備上。使用 AirDrop 的前提是確保你要發(fā)送的人在 9 米范圍內(nèi)并且開啟了藍牙和 Wi-Fi。當(dāng)兩臺設(shè)備通過藍牙和標識碼發(fā)現(xiàn)對方后，它們會自動建立一個點對點的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高速、加密的文件傳輸，同時對文件的大小和數(shù)量沒有限制。AirDrop 的好處是即使兩臺設(shè)備沒有連上網(wǎng)或者不在同一個 Wi-Fi 下也能使用 AirDrop，同時不會消耗雙方的手機流量，小米、vivo 和 OPPO 等 Android 設(shè)備廠商聯(lián)合推出了相似的互傳功能。發(fā)布了 AirDrop 后，蘋果基于 Apple ID、藍牙、Wi-Fi 和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為用戶提供了一系列“連續(xù)互通”的服務(wù)，如下圖中，我們可以了解到用戶在多個蘋果設(shè)備之間的工作得以簡化和提升效率。

中國手機廠商也在不斷發(fā)展設(shè)備互聯(lián)技術(shù)。例如華為手機可以通過“碰一碰”的方式將手機界面顯示在電腦屏幕上進行多屏協(xié)同，這時候用戶可以在電腦上直接使用鍵盤鼠標來操作手機。據(jù)華為官網(wǎng)介紹，“碰一碰”是華為的一項多終端業(yè)務(wù)協(xié)同的解決方案技術(shù)，用戶可以通過使用設(shè)備的 NFC 進行“碰一碰”交互，幫助用戶將文件從發(fā)起方設(shè)備傳到目標設(shè)備，例如一碰傳文件；幫助用戶將服務(wù)從發(fā)起方設(shè)備投放到目標設(shè)備，例如一碰投屏；幫助用戶建立連接或者配對設(shè)置，例如一碰上網(wǎng)，大大簡化了手機與其他終端設(shè)備間的協(xié)同與接續(xù)。

2020 年小米和 OPPO 先后基于 UWB 技術(shù)推出了“指一指”的功能，支持 UWB 技術(shù)的手機指向任意智能設(shè)備后都能直接控制該設(shè)備。以小米手機為例，當(dāng)小米手機指向電扇，控制電風(fēng)扇的卡片會自動彈出；當(dāng)小米手機轉(zhuǎn)向電視時，當(dāng)前卡片會自動替換為控制電視的卡片。

在我們的生活中已經(jīng)擁有了大量的智能設(shè)備，每次使用它們都要解鎖-尋找 App-控制設(shè)備并不是最高效的解決方案。為了讓我們的生活更加便捷，基于當(dāng)前空間內(nèi)的多設(shè)備互聯(lián)互動已經(jīng)成為各個科技公司的研究課題，它們主要采用的技術(shù)包括了 RFID、NFC、藍牙、Wi-Fi、紅外線、UWB 和 ID 識別，一般而言前面 5 項技術(shù)各有優(yōu)缺點，各個廠商都會將它們混合使用，例如上文剛剛提及的 AirDrop 用了藍牙和 Wi-Fi 技術(shù)。接下來會一一介紹相關(guān)細節(jié)：

RFID 和 NFC

RFID（Radio Frequency Identification）即射頻識別，又稱為電子標簽，它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。RFID 的工作原理是 RFID 閱讀器例如帶有 NFC 的手機設(shè)備，它會不斷發(fā)出射頻信號，即具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波，當(dāng) RFID 標簽，如下圖，處于 RFID 閱讀器的磁場范圍內(nèi)時，憑借自身感應(yīng)電流所獲得的能量，將存儲在芯片中的產(chǎn)品信息或者信號傳送給閱讀器，閱讀器接收、讀取和解密信息后將數(shù)據(jù)交給信息系統(tǒng)進行處理。

RFID 標簽有眾多優(yōu)點，因此大量應(yīng)用于商品的生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理等場景上：

• RFID 標簽的結(jié)構(gòu)特別簡單，只由射頻芯片和天線構(gòu)成，沒有電池等電子器件，成本很低，只需要 0.3 元左右。
• RFID 標簽?zāi)艽鎯?1bit 至 1024bit 的信息，能反復(fù)增刪信息。
• RFID 所用的材質(zhì)多為 PET 材料，具有耐高溫、耐腐蝕、耐用等優(yōu)點。
• RFID 讀寫器可以一次性識別多個 RFID 標簽。
• RFID 讀寫器可以隔著紙張、木材和塑料等非金屬材料識別 RFID 標簽。
• 當(dāng) RFID 標簽和電池設(shè)備相連接處于通電狀態(tài)時，識別距離可以高達數(shù)十米，高速公路自動收費站以及自動停車場的的 ETC 系統(tǒng)正是采用了該技術(shù)。

NFC（Near Field Communication）的中文全稱為近場通信技術(shù)，它由 RFID 技術(shù)演變而來，屬于 RFID 的其中一種，但擁有以下的不同：

• 相比 RFID 幾米到數(shù)十米的傳輸距離，NFC 的傳輸距離只有 10 厘米。
• RFID 傳輸速度由當(dāng)前頻段和傳輸距離決定，NFC 同理，但是由于 NFC 頻段較少和傳輸距離可以忽略不計，所以 NFC 的傳輸速度最大 424 Kbit/s。
• RFID 被不同組織定義了多套標準，相比之下 NFC 標準簡單得多，廠商對 NFC 的接受度更高。
• NFC 擁有點對點通信模式，它能讓兩臺具有 NFC 功能的設(shè)備在近距離范圍內(nèi)連接并進行點對點的數(shù)據(jù)傳輸。
• RFID 擁有一對一和一對多的交互方式，而 NFC 只有一對一的交互方式，相比之下 NFC 安全性更高。

基于以上的區(qū)別，NFC 更多的應(yīng)用于消費類電子設(shè)領(lǐng)域，在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。近年來各大手機廠商逐漸將 NFC 技術(shù)用于設(shè)備互聯(lián)上，例如前文提及的華為“碰一碰”就是很好的案例。只要廠商提前定義好 NFC 的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，當(dāng)兩臺設(shè)備近距離接觸時，當(dāng)前要完成的交互任務(wù)、設(shè)備 ID、藍牙、Wi-Fi 密碼等關(guān)鍵信息就能通過 NFC 傳輸給對方，瞬間完成設(shè)備互聯(lián)和數(shù)據(jù)傳輸流程，極大提升了交互效率。

跟 RFID 標簽類似，通過“觸碰”這個動作，NFC 標簽也是一把打開 IFTTT（if this then that）大門的鑰匙，實現(xiàn)各種各樣的功能。以小米 NFC 碰碰貼為例，用戶可以將不同的任務(wù)流程寫入不同的碰碰貼并放置在不同位置，用戶每天起床時只需要將手機觸碰床前的碰碰貼就能自動打開電動窗簾和用智能音箱播放音樂；每天離開家時只需要將手機觸碰門口的碰碰貼就能開啟離家模式，關(guān)閉所有燈和空調(diào)，開啟監(jiān)控攝像頭和讓掃地機器人開始工作，如果結(jié)合時間參數(shù)還可以反過來開啟回家模式。

Wi-Fi

相信大家對 Wi-Fi 并不陌生，Wi-Fi 是一種允許電子設(shè)備連接到一個無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)，可以簡單地理解為：只要當(dāng)前設(shè)備進入了無線局域網(wǎng)，就能訪問和操控局域網(wǎng)內(nèi)的其他設(shè)備，如果有連接著外網(wǎng)的路由器就能直接無線上網(wǎng)。Wi-Fi 模塊可以認為是推動了家用電器和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)家居直接升級成智能家居。以小米的 AIoT 為例，通過米家 App，用戶可以在家里或者遠程看到自己家里智能設(shè)備的運行情況，前提是智能設(shè)備屬于小米生態(tài)鏈的一部分。2018 年小米 CEO 雷軍在小米 AIoT 全球開發(fā)者大會宣布小米 Wi-Fi 模組僅售 9.99 元，成本降下來后越來越多的電子產(chǎn)品開始往智能路線發(fā)展。

當(dāng)智能設(shè)備沒有觸摸屏，用戶如何將自己家里的 WiFi 賬號和密碼輸入到當(dāng)前設(shè)備呢？以小米空氣凈化器為例：

• 當(dāng)用戶第一次啟動小米空氣凈化器時，空氣凈化器會通過 Wi-Fi 模塊開啟一個熱點，該熱點的名字已經(jīng)被提前定義好并存在服務(wù)器上。
• 用戶的手機打開米家 App 連接新的設(shè)備時會自動從服務(wù)器下載最新的熱點名字，并自動檢索當(dāng)前 Wi-Fi 列表是否存在匹配的，如果檢測到匹配的熱點名字會直接連接該熱點，這時候手機和小米空氣凈化器完成了設(shè)備互聯(lián)。
• 接著用戶在米家 App 選擇家里的 Wi-Fi 賬號并填寫相關(guān)密碼，米家 App 會將賬號密碼發(fā)送給小米空氣凈化器，接收到數(shù)據(jù)的小米空氣凈化器關(guān)閉熱點并自動連接相關(guān) Wi-Fi，這時候小米空氣凈化器已經(jīng)能正常使用并和同一 Wi-Fi 下的小米生態(tài)鏈產(chǎn)品相互互聯(lián)。

通過一個 Wi-Fi 模塊和以上交互流程就能讓一臺智能設(shè)備進入局域網(wǎng)，局域網(wǎng)中的手機和智能音箱可以獲得該設(shè)備的控制權(quán)限，簡化交互復(fù)雜度的同時提升了用戶和設(shè)備交互時的便捷性。除了小米空氣凈化器，絕大部分的智能家居設(shè)備都采用了該原理。最近讓新設(shè)備入網(wǎng)的交互任務(wù)被進一步簡化，擁有系統(tǒng)權(quán)限的 APP 可以通過 NFC 標簽直接將 Wi-Fi 賬號和密碼發(fā)送給待入網(wǎng)設(shè)備，設(shè)備互聯(lián)的交互難度已接近于零。

最后

由于“設(shè)備互聯(lián)”這部分內(nèi)容較多，所以文章會分成兩部分發(fā)出，后半篇文章涉及的內(nèi)容包括藍牙、紅外線、UWB 等技術(shù)，敬請期待，謝謝。

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