蘋果去年9月發(fā)布iPhone 11，該機(jī)型首次內(nèi)置了UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）技術(shù)，徹底點(diǎn)燃了UWB技術(shù)市場(chǎng)。UWB這項(xiàng)隱姓埋名多年的技術(shù)，終于迎來它生機(jī)勃勃的春天。

與Wi-Fi、5G這些家喻戶曉的技術(shù)詞匯相比，若非行業(yè)人士，估計(jì)很少有人對(duì)UWB有所耳聞，UWB到底為何許人？它過去在干什么？為什么突然火了？物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的碎片化應(yīng)用場(chǎng)景，UWB技術(shù)能激發(fā)怎樣的場(chǎng)景想象，撬動(dòng)怎樣的市場(chǎng)規(guī)模？

不一樣的UWB

UWB技術(shù)的歷史“悠久”，1960年代就誕生了，但同其他無線通信技術(shù)相比，它很特別，通過對(duì)納秒級(jí)的沖激脈沖進(jìn)行直接調(diào)制，使數(shù)據(jù)傳輸速率具有百M(fèi)Hz至GHz量級(jí)的帶寬。

高速的數(shù)據(jù)傳輸。其他無線通信技術(shù)都需要用載波實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，而UWB是直接通過信號(hào)脈沖實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，每個(gè)信號(hào)脈沖時(shí)間極短，只有納秒級(jí)。

因此，UWB具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、消耗電能小、發(fā)送功率小以及高安全性等諸多優(yōu)勢(shì)，但也顯而易見，靠脈沖傳播，傳輸距離受限，只能提供十幾米以內(nèi)的近距離傳輸。

特別適合測(cè)距和位置定位。與眾所周知的4G、5G、WIFI等用于通信領(lǐng)域的技術(shù)相比，UWB的主要用途并不在于通信，其技術(shù)特點(diǎn)非常適合應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動(dòng)物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航，且能提供十分精確的“厘米級(jí)”定位精度。在iPhone11中，蘋果將UWB定義為“客廳內(nèi)的GPS”。

什么樣的定位技術(shù)有潛力？

我們都知道，時(shí)間與空間是物理世界兩個(gè)最基礎(chǔ)的維度。時(shí)間采集的解決方案已非常成熟，而空間位置的采集，因受限于技術(shù)實(shí)現(xiàn)與成本的因素，一直是整個(gè)行業(yè)突破的重點(diǎn)方向。

定位類技術(shù)有很多，可分為室外定位與室內(nèi)定位。室外定位技術(shù)主要依托于衛(wèi)星定位技術(shù)（GNSS），包括GPS、北斗、伽利略、GLONASS這四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)，此外還有差分定位技術(shù)、A-GPS定位，以及電信運(yùn)營(yíng)商的基站蜂窩網(wǎng)定位技術(shù)。而室內(nèi)的定位技術(shù)種類就更多，如藍(lán)牙、wifi、zigbee、UWB、有源RFID、慣導(dǎo)、地磁等。那么，什么樣的定位技術(shù)能激發(fā)更富想象力的應(yīng)用場(chǎng)景，更受市場(chǎng)的青睞？

定位的精度越高越好：精度是評(píng)判一項(xiàng)定位技術(shù)最“硬核”的指標(biāo)，對(duì)于追求高精度的企業(yè)用戶來說，只有當(dāng)定位的精度足夠高之后，才能使產(chǎn)品具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

定位的空間范圍越大越好：定位技術(shù)空間的覆蓋范圍越廣，也就意味著可以采集更多的定位數(shù)據(jù)，可以適用更多的應(yīng)用領(lǐng)域，這也是當(dāng)前室內(nèi)外定位技術(shù)結(jié)合成為行業(yè)熱點(diǎn)的原因。

定位的穩(wěn)定性越高越高：穩(wěn)定性是定位技術(shù)另外一個(gè)重要的指標(biāo)，尤其是當(dāng)前企業(yè)級(jí)的應(yīng)用當(dāng)中，對(duì)于穩(wěn)定性的優(yōu)先級(jí)考慮會(huì)非常的高。

UWB定位技術(shù)的三種模式

UWB定位模式主要有三種：TOA（到達(dá)時(shí)間）、TDOA（到達(dá)時(shí)間差）、AOA（到達(dá)角度或稱為DOA估計(jì)），以及這三種模式的混合技術(shù)。

TOA定位通過分別測(cè)量移動(dòng)終端與三個(gè)或更多基站之間信號(hào)的傳播時(shí)間來定位，它采用了圓周定位。

基于TOA的方法依靠移動(dòng)終端（待定位點(diǎn)）和多個(gè)基站間信號(hào)的傳輸時(shí)延，得到移動(dòng)終端與基站間的估計(jì)距離，以基站為圓心畫多個(gè)圓，這些圓的交點(diǎn)理論上就是移動(dòng)終端的位置。這種基于TOA的方法要基站在時(shí)間上精確同步，但實(shí)際中由于多徑干擾、噪聲干擾，圓不會(huì)相交于一點(diǎn)，而是一個(gè)區(qū)域。

TDOA定位基于到達(dá)時(shí)間差定位，系統(tǒng)中需要有精確時(shí)間同步功能。時(shí)間同步有兩種，一種是通過有線做時(shí)間同步，有線時(shí)間同步可以控制在0.1ns 以內(nèi)，同步精度非常高，但網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)及運(yùn)維成本高；另一種是通過無線做時(shí)間同步，采用無線同步一般可以達(dá)到0.25ns，精度稍遜于有線時(shí)間同步，但其系統(tǒng)較有線時(shí)間同步簡(jiǎn)單，定位基站只需要供電，數(shù)據(jù)回傳可以采用WiFi、Zigbee 等方式，有效降低了成本?；緯r(shí)間同步之后，標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)廣播報(bào)文，基站收到之后，標(biāo)記接收到此報(bào)文的時(shí)間戳，將內(nèi)容發(fā)送到計(jì)算服務(wù)器，計(jì)算服務(wù)器更加其他基站的定位報(bào)文的時(shí)間戳，計(jì)算出被定為目標(biāo)的位置。

AOA 定位一般是基于相位差的方式計(jì)算出到達(dá)角度，通常不單獨(dú)使用。

混合定位技術(shù)就是混合使用上述的兩種或三種定位技術(shù)，比如TOA-TDOA、TOA-AOA、TDOA-AOA等，通過檢測(cè)并提取相關(guān)的定位參數(shù)，用于定位解算?；旌隙ㄎ患夹g(shù)可以運(yùn)用多種定位參數(shù)實(shí)現(xiàn)定位，綜合不同定位技術(shù)的特點(diǎn)，在各種定位技術(shù)的特性中取長(zhǎng)補(bǔ)短，讓最終的定位性能得到優(yōu)化。

早在10多年前，UWB的定位精度就可達(dá)到厘米級(jí)，而同年代的GPS定位精度，只能在10米以上，且無法在室內(nèi)使用，其他無線技術(shù)定位精度與UWB比，更是望其項(xiàng)背。

UWB，守得云開見月明

1960年代，人們首次開發(fā)出UWB，應(yīng)用一直局限于軍事、雷達(dá)定位及測(cè)距等方面。后來，該技術(shù)經(jīng)過調(diào)整，用作正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，并在IEEE.15.3中標(biāo)準(zhǔn)化為速度高達(dá)480 Mbps的超高數(shù)據(jù)速率傳輸技術(shù)。在這個(gè)方面，UWB與Wi-Fi產(chǎn)生了直接競(jìng)爭(zhēng)，但Wi-Fi很快讓UWB的數(shù)據(jù)傳輸功能相形見絀。UWB在數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中敗走麥城。

直到2002年，UWB才獲得FCC批準(zhǔn)，用于民用和商用通信。雖然應(yīng)用成本趨高，憑借超高的定位精度，UWB在to B和to G類場(chǎng)景中一直有高契合度的應(yīng)用市場(chǎng)，比如在政策推動(dòng)下強(qiáng)制管理與高安全需求的場(chǎng)景，像司法監(jiān)獄系統(tǒng)、電廠/變電站、石油化工、智能制造、隧道管廊/地下礦井、建筑施工等高危環(huán)境的人員管理 ；另一類是需要精準(zhǔn)物料管理提升經(jīng)濟(jì)效益的倉(cāng)儲(chǔ)物流等。這類企業(yè)級(jí)應(yīng)用具有較高利潤(rùn)，市場(chǎng)高度垂直，隨工業(yè)4.0的推進(jìn)，逐步進(jìn)入高速發(fā)展期，未來也將迎來“規(guī)?；?jīng)濟(jì)”時(shí)代。

2019年蘋果手機(jī)集成UWB，好似滅霸的響指，手機(jī)成為開啟UWB 消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的金鑰匙。借助UWB技術(shù)，構(gòu)筑一個(gè)以iPhone為中心的智能硬件生態(tài)，實(shí)現(xiàn)與所有支持UWB的智能硬件互聯(lián)互通，比如VR眼鏡數(shù)據(jù)傳輸，智能家居控制，汽車控制，智能物品追蹤等等。消費(fèi)類應(yīng)用因此蓄勢(shì)待發(fā)。

正是看到了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能生活方式的海量碎片化物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景即將讓UWB應(yīng)用爆發(fā)，業(yè)界開始沸騰起來。除了蘋果之外，業(yè)界很多頭部企業(yè)也積極參與到UWB產(chǎn)業(yè)鏈之中。

2019年8月1日，恩智浦、三星、索尼、 博世、 ASSA ABLOY（門鎖）、HID Global（門禁）等組建了FiRa聯(lián)盟，參與廠商涵蓋UWB芯片、設(shè)備和應(yīng)用解決方案商，旨在利用UWB技術(shù)推動(dòng)用戶無縫體驗(yàn)、形成互聯(lián)互通生態(tài)。

在應(yīng)用落地方面，恩智浦與大眾汽車聯(lián)手展示了UWB技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，推出了Arteon概念車型，內(nèi)置UWB模塊，提供包括車輛防盜保護(hù)、無感車鑰匙、無感通行等方面的應(yīng)用。

2020年1月，Qorvo收購(gòu)了UWB 技術(shù)的行業(yè)先驅(qū)Decawave，以加強(qiáng)在UWB RF 解決方案（包括射頻、前端和模塊）的技術(shù)實(shí)力，拓展所需的市場(chǎng)規(guī)模。

2020年7月，意法半導(dǎo)體收購(gòu)UWB技術(shù)專業(yè)設(shè)計(jì)公司BeSpoon，同樣也是看到了UWB引發(fā)下一次物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和創(chuàng)新應(yīng)用浪潮的巨大潛力。

UWB，升級(jí)智能互聯(lián)生活體驗(yàn)

與現(xiàn)有的Wi-Fi、藍(lán)牙與GPS等無線技術(shù)相比，UWB精確、安全的實(shí)時(shí)定位技術(shù)具有更強(qiáng)的功能。UWB能夠?qū)崟r(shí)處理環(huán)境信息，如超寬帶錨的位置及移動(dòng)、與其他設(shè)備間的距離。在智能互聯(lián)的新時(shí)代，UWB必將會(huì)推動(dòng)一系列激動(dòng)人心的新應(yīng)用的開發(fā)。

從FiRa聯(lián)盟對(duì)UWB技術(shù)的應(yīng)用規(guī)劃來看，UWB應(yīng)用主要適用于三大場(chǎng)景：出入管理、位置服務(wù)和設(shè)備間交流，在智能家居和智能辦公、智慧城市、智慧交通、消費(fèi)電子、新零售、消費(fèi)和醫(yī)療等領(lǐng)域大有用武之地。

在與高精度傳感器和人工智能相結(jié)合之后，UWB將帶來更多優(yōu)勢(shì)。

免接觸出入管理：安裝在車門、倉(cāng)庫(kù)入口、會(huì)議室或大門上的UWB功能門鎖可以檢測(cè)人的接近，并在足夠靠近時(shí)自動(dòng)解鎖。無需插入實(shí)際鑰匙、輸入個(gè)人識(shí)別碼、輕觸卡片或從口袋里掏出手機(jī)。門鎖可以識(shí)別是從建筑物的內(nèi)部還是外部接近，并做出相應(yīng)的響應(yīng)；當(dāng)離開門時(shí)，它可以自動(dòng)重新上鎖。UWB還可以安全地分享訪問憑據(jù)。強(qiáng)大的抗中繼攻擊的能力，使UWB門鎖提供更高的安全和可靠性。

精確到厘米級(jí)的物品追蹤：大家都弄丟過鑰匙、遙控器和小工具，然后花更多時(shí)間來尋找它們非常頭疼。支持UWB的物體可以被立即精確定位、在房屋的數(shù)字地圖上突出顯示并在幾秒鐘內(nèi)找到。在巨大的停車場(chǎng)中找不到自己的汽車？通過UWB即時(shí)導(dǎo)航來了解停車位置，也不會(huì)再迷路了。?

輕松從人群中找到想找的人：與某人約定在機(jī)場(chǎng)見面？需要在一排汽車中找到自己的拼車司機(jī)？想知道朋友坐在哪個(gè)咖啡桌旁？使用UWB進(jìn)行安全的設(shè)備到設(shè)備通信可以快速找到自己朋友的確切位置。

享受自己獨(dú)有的智能家居體驗(yàn)：在家里，支持UWB的傳感器可以響應(yīng)主人的運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)入房間時(shí)打開燈光和揚(yáng)聲器，并在離開時(shí)再次關(guān)閉。這些設(shè)置都由主人自己設(shè)定，輕松享受在家中的放松時(shí)光，同時(shí)還可以節(jié)省能源，無需觸摸按鈕或按下開關(guān)。

成為自己的向?qū)В?/strong>UWB將定位服務(wù)帶入室內(nèi)，因此在新建購(gòu)物中心里輕松找到最喜歡的咖啡館、在參觀美術(shù)館時(shí)不會(huì)迷路，在搭乘飛機(jī)時(shí)直接到達(dá)自己的登機(jī)口。

UWB技術(shù)誕生至今，歷經(jīng)60余年，如今被市場(chǎng)青睞，終于守得云開見月明，在智能時(shí)代的潮涌中，將會(huì)撬動(dòng)千億級(jí)高精度定位市場(chǎng)。