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

在移動互聯網初期，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數據互傳，這時候需要用戶在一堆看不懂的藍牙列表中找到對方設備后發起請求，對方輸入驗證碼后才能完成配對工作，但是當時大部分 Android 手機使用的藍牙 3.0 技術傳輸速度最高只有 24Mb/s，傳輸較大的文件需要很長的時間。

要完成兩臺設備之間的數據傳輸，前提是知道對方設備 ID 是多少，然后通過蜂窩網絡、藍牙、Wi-Fi 等形式將數據傳輸到該設備上。在 2013 年 Google 花費 2000 萬美元收購了一家名為 Bump Technologies 的創業公司，它們設計的應用 Bump 允許兩名用戶通過手機碰一碰的形式完成照片、聯系人、視頻等文件的分享，更重要的是它解決了 iPhone 和 Android 無法傳輸的用戶痛點。Bump 是如何做到碰一碰互傳文件的呢？當兩位用戶碰一碰手機時，Bump 會將手機的位置，當前時間、IP 地址、加速度計讀數以及其他傳感器讀數等數據發送到 Bump 服務器，Bump 服務器根據這些參數計算出哪兩臺設備相互碰了一下，然后通過網絡將對應的文件傳到另外一臺手機。Bump 傳輸數據的交互方式是有趣且簡單的，但是它始終是第三方應用，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到附近其他擁有 AirDrop 功能的設備上。使用 AirDrop 的前提是確保你要發送的人在 9 米范圍內并且開啟了藍牙和 Wi-Fi。當兩臺設備通過藍牙和標識碼發現對方后，它們會自動建立一個點對點的 Wi-Fi 網絡實現高速、加密的文件傳輸，同時對文件的大小和數量沒有限制。AirDrop 的好處是即使兩臺設備沒有連上網或者不在同一個 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 設備廠商聯合推出了相似的互傳功能。發布了 AirDrop 后，蘋果基于 Apple ID、藍牙、Wi-Fi 和網絡協議為用戶提供了一系列“連續互通”的服務，如下圖中，我們可以了解到用戶在多個蘋果設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展設備互聯技術。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。據華為官網介紹，“碰一碰”是華為的一項多終端業務協同的解決方案技術，用戶可以通過使用設備的 NFC 進行“碰一碰”交互，幫助用戶將文件從發起方設備傳到目標設備，例如一碰傳文件；幫助用戶將服務從發起方設備投放到目標設備，例如一碰投屏；幫助用戶建立連接或者配對設置，例如一碰上網，大大簡化了手機與其他終端設備間的協同與接續。

2020 年小米和 OPPO 先后基于 UWB 技術推出了“指一指”的功能，支持 UWB 技術的手機指向任意智能設備后都能直接控制該設備。以小米手機為例，當小米手機指向電扇，控制電風扇的卡片會自動彈出；當小米手機轉向電視時，當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擁有了大量的智能設備，每次使用它們都要解鎖-尋找 App-控制設備并不是最高效的解決方案。為了讓我們的生活更加便捷，基于當前空間內的多設備互聯互動已經成為各個科技公司的研究課題，它們主要采用的技術包括了 RFID、NFC、藍牙、Wi-Fi、紅外線、UWB 和 ID 識別，一般而言前面 5 項技術各有優缺點，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。接下來會一一介紹相關細節：

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。RFID 的工作原理是 RFID 閱讀器例如帶有 NFC 的手機設備，它會不斷發出射頻信號，即具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波，當 RFID 標簽，如下圖，處于 RFID 閱讀器的磁場范圍內時，憑借自身感應電流所獲得的能量，將存儲在芯片中的產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據交給信息系統進行處理。

RFID 標簽有眾多優點，因此大量應用于商品的生產、物流、跟蹤、資產管理等場景上：

• RFID 標簽的結構特別簡單，只由射頻芯片和天線構成，沒有電池等電子器件，成本很低，只需要 0.3 元左右。
• RFID 標簽能存儲 1bit 至 1024bit 的信息，能反復增刪信息。
• RFID 所用的材質多為 PET 材料，具有耐高溫、耐腐蝕、耐用等優點。
• 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 RFID 標簽和電池設備相連接處于通電狀態時，識別距離可以高達數十米，高速公路自動收費站以及自動停車場的的 ETC 系統正是采用了該技術。

NFC（Near Field Communication）的中文全稱為近場通信技術，它由 RFID 技術演變而來，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 功能的設備在近距離范圍內連接并進行點對點的數據傳輸。
• 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。

基于以上的區別，NFC 更多的應用于消費類電子設領域，在門禁、公交、手機支付等領域發揮著巨大的作用。近年來各大手機廠商逐漸將 NFC 技術用于設備互聯上，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 的數據交互協議，當兩臺設備近距離接觸時，當前要完成的交互任務、設備 ID、藍牙、Wi-Fi 密碼等關鍵信息就能通過 NFC 傳輸給對方，瞬間完成設備互聯和數據傳輸流程，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，關閉所有燈和空調，開啟監控攝像頭和讓掃地機器人開始工作，如果結合時間參數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 是一種允許電子設備連接到一個無線局域網（WLAN）的技術，可以簡單地理解為：只要當前設備進入了無線局域網，就能訪問和操控局域網內的其他設備，如果有連接著外網的路由器就能直接無線上網。Wi-Fi 模塊可以認為是推動了家用電器和物聯網的發展，傳統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備的運行情況，前提是智能設備屬于小米生態鏈的一部分。2018 年小米 CEO 雷軍在小米 AIoT 全球開發者大會宣布小米 Wi-Fi 模組僅售 9.99 元，成本降下來后越來越多的電子產品開始往智能路線發展。

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

• 當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，該熱點的名字已經被提前定義好并存在服務器上。
• 用戶的手機打開米家 App 連接新的設備時會自動從服務器下載最新的熱點名字，并自動檢索當前 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備互聯。
• 接著用戶在米家 App 選擇家里的 Wi-Fi 賬號并填寫相關密碼，米家 App 會將賬號密碼發送給小米空氣凈化器，接收到數據的小米空氣凈化器關閉熱點并自動連接相關 Wi-Fi，這時候小米空氣凈化器已經能正常使用并和同一 Wi-Fi 下的小米生態鏈產品相互互聯。

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

最后

由于“設備互聯”這部分內容較多，所以文章會分成兩部分發出，后半篇文章涉及的內容包括藍牙、紅外線、UWB 等技術，敬請期待，謝謝。

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