什么是UWB？
这篇文章介绍了超宽带（UWB）技术及其在室内定位中的应用与发展前景。UWB是一种基于超宽带无线通信技术的解决方案，通过发送纳秒级非正弦波窄脉冲和利用ToF（时间差）测量无线电波返回设备的时间来实现高精度定位。其主要优势包括定位精度高（厘米级）、抗干扰能力强、稳定性好、安全性高以及低延迟等特点。文章提到UWB已在中国和其他国家如美国、日本等得到广泛应用，并计划在未来集成到智能手机中以推动消费级应用的发展。
此外，文章还讨论了UWB在智能家居、商业和政府层面的应用潜力及市场规模预测。预计中国UWB室内定位市场规模将达到121.5亿元，并在全球范围内占据重要地位。同时强调了中国政府和企业的支持对于推动室内定位技术和生态系统的成熟和发展起到了关键作用。
总之，文章全面阐述了UWB技术的基本原理、应用场景及其未来发展趋势，并突出了其在多个领域的广泛应用前景和技术优势。
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来源：矽磊电子公众号
整理：李肖遥
人类为了征服自然，在漫长的历史进程中采用了多种定位手段。最早通过天体观测确定位置后，在航海时代逐渐发展出了罗盘、方位针及纸质地图等技术手段。发展至如今的卫星定位系统，则基本实现了"我在哪"这一日常需求的解决。然而随着城市化进程加快，建筑结构日益复杂化的今天，在这种密闭空间中准确寻觅路径的问题愈发凸显。因此室内定位技术应运而生为解决这一需求提供了新的解决方案。
最初的主要室内定位技术包括RFID、蓝牙、Wi-Fi、超声波以及红外线等几种典型方法。然而，在实际应用中这些技术均存在一定的局限性：蓝牙与Wi-Fi在室内环境下的定位精度相对较低且容易受到干扰信号的影响；红外线由于其依赖于可见光波段的特点，在复杂或遮挡环境中表现出较差的穿透能力；而超声波作为基于电磁波传播的技术，在遇到金属或强反射表面时容易产生较大的测距误差。相比之下，在当前科技发展趋势下具有较大应用前景的UWB（超宽带）技术凭借其显著提升了抗干扰能力的同时也实现了更高的室内定位精度，并因此成为该领域最具市场竞争力的技术方案之一。
01
UWB概述
超宽带 (Ultra Wide Band, 简称UWB)是一种先进的无线载波类通信技术。该系统通过发射纳秒级的非正弦波窄脉冲来进行数据传输，并利用ToF（时间差-of-arrival）技术测定无线电波返回设备的时间差值以计算设备间的距离。其测距精度极佳，可达厘米级别。与传统窄带系统相比，UWB系统具有短时收发特性、卓越的多径衰减抑制能力、高度的安全性以及低功耗特征。由此可见，在室内环境内对静止或移动的目标进行快速高精度定位、跟踪及导航方面具有显著的应用价值。
起源于20世纪60年代以来，在Harmuth、Ross及Robbombs等先驱企业的研究成果推动下，在雷达技术领域取得了重要进展
02
技术特点
UWB技术目前遵循最新的IEEE 802.15.4a/z标准，在该标准下对微定位技术和安全通信进行了专门优化。作为一项高精度的定位技术，UWB能够实现精准的几厘米级定位，在准确度方面相比目前使用的低功耗蓝牙（BLE）和Wi-Fi方案而言高出近一个数量级以上，并展现出卓越的室内定位性能，并完美满足室内应用需求。
- 定位精度表现出色。在视距条件下，UWB定位技术可精确至厘米级别，并显著优于同类无线定位方法。
- 该技术广泛应用于多个领域：
- AGV小车管理
- 司法监狱人员轨迹监测
- 智能制造中的原材料实时监控
稳定性良好。首先，UWB技术展现出极强的抗干扰能力。它通过使用脉冲无线电波，在对抗多种类型的干扰方面表现优异，并且其抗干扰性能显著优于连续电磁波。其次，在工作频率范围为3至10 GHz的情况下运行时所受到的人工电磁干扰明显低于采用2.4 GHz频段的技术。
3、 安全性显著。该技术通过IEEE所定义的限界技术实现了一定程度的安全保障，从而使得其达到了极高的安全性水平。
该系统在低延迟环境下展现出卓越性能：其通信接收和发送速率最高可达每秒一千次；测量精度是GPS的 fifty 倍以上；适用于对任意物体进行实时定位和追踪
5、 该方案兼具经济性和实用性。UWB芯片采用先进制造工艺，在低功耗场景中得到优化应用。
基于这些特点，在消费领域中的应用也在不断扩展中。目前已有不少厂商推出了诸如定位标签、智能随行行李箱等消费级别的产品，并且展望未来，如果UWB定位技术成功集成到智能手机中，则有可能推动消费级应用的快速增长。
03
发展前景
在物联网领域中,室内位置数据将成为物与人最核心的信息要素之一。凭借其独特优势,UWB技术将助力智能家居生态系统向着更高层次发展,随着智能家居产业趋于成熟,UWB消费级产品市场潜力巨大。据最新数据显示,预计到2022年,中国UWB室内定位市场规模将达到221亿美元,占全球总规模的18%,而中国的企业级UWB定位市场则有望突破1215亿元,自2017年以来,该领域的年增长率始终保持在85.6%左右的增长态势。
从商业角度来看，在这一领域，跨国企业和创新创业主体积极布局并进行系统探索。其中一项重要成果是致力于推动室内定位技术的实际应用与产业生态构建，在这一过程中已初具规模的表现。
在政策层面方面，在中国政府发布的多项指导意见中都明确提出要大力发展室内定位系统技术。具体而言，在《十三五发展规划》中就明确了相关技术规范，并且其中包含了室内外无缝导航标准、室内外多模式协同定位规范等技术要点。
行业巨头与政府机构积极推动室内定位位置服务的发展,这将有助于提升用户的广泛接受度,加快室内定位服务生态系统的完善与实际应用的推进.由此可见,未来几年内,中国乃至全球范围内的室内定位服务应用将会呈现快速增长态势.
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