什么是UWB？
[導(dǎo)讀]關(guān)注、星標(biāo)公眾號，直達精彩內(nèi)容來源：矽磊電子公眾號整理：李肖遙人類為了征服自然，從古至今運用了眾多的定位方法。從最早的觀察天空，到羅盤、指南針、紙質(zhì)地圖，再到今天的衛(wèi)星定位，我們已經(jīng)基本解決“我在哪”的問題。時至今日，人類對定位技術(shù)的要求已經(jīng)從戶外導(dǎo)航逐步拓展到室內(nèi)定位。然而，隨...
關(guān)注、星標(biāo)公眾號，直達精彩內(nèi)容來源：矽磊電子公眾號整理：李肖遙
人類為了征服自然，從古至今運用了眾多的定位方法。從最早的觀察天空，到羅盤、指南針、紙質(zhì)地圖，再到今天的衛(wèi)星定位，我們已經(jīng)基本解決“我在哪”的問題。時至今日，人類對定位技術(shù)的要求已經(jīng)從戶外導(dǎo)航逐步拓展到室內(nèi)定位。然而，隨著城市化建設(shè)的進程，室內(nèi)空間越來越密集，室內(nèi)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。為了不在鋼筋水泥中迷路，室內(nèi)定位技術(shù)應(yīng)運而生。
最早的室內(nèi)定位技術(shù)主要有RFID、藍(lán)牙、Wi-Fi、超聲波、紅外線等。但這些技術(shù)都擁有各自的局限性，藍(lán)牙和Wi-Fi技術(shù)定位精度不夠，紅外線技術(shù)穿透力差，超聲波技術(shù)易受干擾。相比之下，近期備受矚目的UWB技術(shù)，憑借更強的抗干擾性，更高的定位精度，成為了當(dāng)下最具市場潛力的室內(nèi)定位技術(shù)。
01UWB概述
超寬帶 (Ultra Wide Band，簡稱UWB)技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，通過發(fā)送納秒級的非正弦波窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，基于ToF技術(shù)計算無線電波返回設(shè)備的時間，進而測算設(shè)備間的距離，測距精度極高，可以達到厘米級。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有收發(fā)時間短、抗多徑效果好、系統(tǒng)安全性高、整體功耗低等優(yōu)點。因此，UWB技術(shù)能夠應(yīng)用于室內(nèi)靜止或移動的人和物的快速高精度定位跟蹤與導(dǎo)航。UWB出現(xiàn)于1960年，通過Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究， 70年代在雷達系統(tǒng)應(yīng)用中獲得了重要的發(fā)展。為了研究UWB在民用領(lǐng)域使用的可行性，自1998年起，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC) 就“超寬帶無線設(shè)備對原有窄帶無線通信系統(tǒng)的干擾及其相互共容”的問題開始廣泛征求業(yè)界意見。2002年，美國FCC正式將3.1GHz-10.6GHz頻帶作為室內(nèi)通信用途的UWB開放，標(biāo)志著UWB開始用于民用無線通信。隨后幾年，日本、新加坡和歐盟等的無線電管理部門都頒布了類似的法令。中國從2006年開始進行UWB頻譜規(guī)劃的準(zhǔn)備工作。2008年，中國的UWB頻譜規(guī)劃正式發(fā)布，包括UWB信號的射頻指標(biāo)、應(yīng)用場所限制、設(shè)備核準(zhǔn)等方面的內(nèi)容。
02技術(shù)特點
UWB技術(shù)目前基于最新的IEEE 802.15.4a/z標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)已針對微定位和安全通信進行了優(yōu)化。作為一項高精度定位技術(shù)，UWB可以將人和物精確定位在幾厘米之內(nèi)，使其準(zhǔn)確度比當(dāng)前的低功耗藍(lán)牙（BLE）和Wi-Fi實現(xiàn)高近百倍，其卓越的高精度性能完美的符合室內(nèi)定位應(yīng)用的需求。1、 定位精度高。視距情況下，UWB定位精度可以達到10cm以內(nèi)，遠(yuǎn)高于其他無線定位技術(shù)。適合眾多的應(yīng)用場景，比如AGV小車的管理、司法監(jiān)獄對人員的軌跡監(jiān)測、智能制造對原材料的實時監(jiān)控等。2、 穩(wěn)定性好。首先，UWB技術(shù)對各種類型的干擾（包括多徑）具有很高的抗擾性，其發(fā)射的脈沖波抗干擾能力強于連續(xù)的電磁波。其次，UWB工作頻段在3GHz-10GHz，相對于2.4G頻段的無線定位技術(shù)，外界的干擾信號更少。3、 安全性高。UWB利用IEEE定義的限界技術(shù)來提供一定程度的安全性，使其成為極其安全的格式。4、 低延遲。UWB的通信收發(fā)速度可高達每秒1000次，讀數(shù)比衛(wèi)星導(dǎo)航快50倍，可以應(yīng)用于對任何物體的實時定位/跟蹤。5、 經(jīng)濟實用。UWB芯片運用主流工藝技術(shù)，能夠針對低功耗的應(yīng)用場景進行優(yōu)化。基于以上特性，UWB定位技術(shù)在消費類的應(yīng)用也不斷發(fā)展，目前已有些廠商研發(fā)了諸如定位標(biāo)簽、智能跟隨行李箱等消費級產(chǎn)品，而未來，如果說UWB定位技術(shù)能夠集成到手機里面，則將會刺激消費級應(yīng)用的迅速爆發(fā)。
03發(fā)展前景
在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，室內(nèi)位置信息將是人或物最重要的信息屬性之一。UWB將以其特性助力智能家居應(yīng)用場景的升級，隨著智能家居的生態(tài)成熟，UWB消費級應(yīng)用市場規(guī)模巨大。據(jù)相關(guān)資料顯示，2022年中國UWB室內(nèi)定位市場規(guī)模有望達到22.1億美元，占全球市場規(guī)模的18.0%，而中國企業(yè)級UWB室內(nèi)定位市場將達到121.5億元，從2017年開始，年增長率達到85.6%。在商業(yè)層面，國內(nèi)外的巨頭和創(chuàng)業(yè)企業(yè)為促進室內(nèi)定位技術(shù)落地，做出大量嘗試，室內(nèi)位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈初現(xiàn)雛形。在政府層面，中國國務(wù)院、科技部、工信部下發(fā)的多項指導(dǎo)政策中均提出要大力推動室內(nèi)定位系統(tǒng)發(fā)展。比如國家的十三五規(guī)劃就制定了導(dǎo)航與位置服務(wù)，包括室內(nèi)外無縫導(dǎo)航、室內(nèi)外多模式協(xié)同定位、室內(nèi)多維位置信息、位置智能感知、無人駕駛地圖服務(wù)等標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)巨頭和政府組織強力介入室內(nèi)定位位置服務(wù)，會推動用戶對室內(nèi)定位的快速認(rèn)可，加速室內(nèi)位置服務(wù)生態(tài)成熟和應(yīng)用落地。由此可見，在未來幾年，中國乃至全球的室內(nèi)定位服務(wù)應(yīng)用會迎來快速增長。來源整理于網(wǎng)絡(luò)素材，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝。???????????????? ?END ?????????????????關(guān)注我的微信公眾號，回復(fù)“加群”按規(guī)則加入技術(shù)交流群。
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人類為了征服自然，從古至今運用了眾多的定位方法。從最早的觀察天空，到羅盤、指南針、紙質(zhì)地圖，再到今天的衛(wèi)星定位，我們已經(jīng)基本解決“我在哪”的問題。時至今日，人類對定位技術(shù)的要求已經(jīng)從戶外導(dǎo)航逐步拓展到室內(nèi)定位。然而，隨著城市化建設(shè)的進程，室內(nèi)空間越來越密集，室內(nèi)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。為了不在鋼筋水泥中迷路，室內(nèi)定位技術(shù)應(yīng)運而生。
最早的室內(nèi)定位技術(shù)主要有RFID、藍(lán)牙、Wi-Fi、超聲波、紅外線等。但這些技術(shù)都擁有各自的局限性，藍(lán)牙和Wi-Fi技術(shù)定位精度不夠，紅外線技術(shù)穿透力差，超聲波技術(shù)易受干擾。相比之下，近期備受矚目的UWB技術(shù)，憑借更強的抗干擾性，更高的定位精度，成為了當(dāng)下最具市場潛力的室內(nèi)定位技術(shù)。
01UWB概述
超寬帶 (Ultra Wide Band，簡稱UWB)技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，通過發(fā)送納秒級的非正弦波窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，基于ToF技術(shù)計算無線電波返回設(shè)備的時間，進而測算設(shè)備間的距離，測距精度極高，可以達到厘米級。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有收發(fā)時間短、抗多徑效果好、系統(tǒng)安全性高、整體功耗低等優(yōu)點。因此，UWB技術(shù)能夠應(yīng)用于室內(nèi)靜止或移動的人和物的快速高精度定位跟蹤與導(dǎo)航。UWB出現(xiàn)于1960年，通過Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究， 70年代在雷達系統(tǒng)應(yīng)用中獲得了重要的發(fā)展。為了研究UWB在民用領(lǐng)域使用的可行性，自1998年起，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC) 就“超寬帶無線設(shè)備對原有窄帶無線通信系統(tǒng)的干擾及其相互共容”的問題開始廣泛征求業(yè)界意見。2002年，美國FCC正式將3.1GHz-10.6GHz頻帶作為室內(nèi)通信用途的UWB開放，標(biāo)志著UWB開始用于民用無線通信。隨后幾年，日本、新加坡和歐盟等的無線電管理部門都頒布了類似的法令。中國從2006年開始進行UWB頻譜規(guī)劃的準(zhǔn)備工作。2008年，中國的UWB頻譜規(guī)劃正式發(fā)布，包括UWB信號的射頻指標(biāo)、應(yīng)用場所限制、設(shè)備核準(zhǔn)等方面的內(nèi)容。
02技術(shù)特點
UWB技術(shù)目前基于最新的IEEE 802.15.4a/z標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)已針對微定位和安全通信進行了優(yōu)化。作為一項高精度定位技術(shù)，UWB可以將人和物精確定位在幾厘米之內(nèi)，使其準(zhǔn)確度比當(dāng)前的低功耗藍(lán)牙（BLE）和Wi-Fi實現(xiàn)高近百倍，其卓越的高精度性能完美的符合室內(nèi)定位應(yīng)用的需求。1、 定位精度高。視距情況下，UWB定位精度可以達到10cm以內(nèi)，遠(yuǎn)高于其他無線定位技術(shù)。適合眾多的應(yīng)用場景，比如AGV小車的管理、司法監(jiān)獄對人員的軌跡監(jiān)測、智能制造對原材料的實時監(jiān)控等。2、 穩(wěn)定性好。首先，UWB技術(shù)對各種類型的干擾（包括多徑）具有很高的抗擾性，其發(fā)射的脈沖波抗干擾能力強于連續(xù)的電磁波。其次，UWB工作頻段在3GHz-10GHz，相對于2.4G頻段的無線定位技術(shù)，外界的干擾信號更少。3、 安全性高。UWB利用IEEE定義的限界技術(shù)來提供一定程度的安全性，使其成為極其安全的格式。4、 低延遲。UWB的通信收發(fā)速度可高達每秒1000次，讀數(shù)比衛(wèi)星導(dǎo)航快50倍，可以應(yīng)用于對任何物體的實時定位/跟蹤。5、 經(jīng)濟實用。UWB芯片運用主流工藝技術(shù)，能夠針對低功耗的應(yīng)用場景進行優(yōu)化。基于以上特性，UWB定位技術(shù)在消費類的應(yīng)用也不斷發(fā)展，目前已有些廠商研發(fā)了諸如定位標(biāo)簽、智能跟隨行李箱等消費級產(chǎn)品，而未來，如果說UWB定位技術(shù)能夠集成到手機里面，則將會刺激消費級應(yīng)用的迅速爆發(fā)。
03發(fā)展前景
在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，室內(nèi)位置信息將是人或物最重要的信息屬性之一。UWB將以其特性助力智能家居應(yīng)用場景的升級，隨著智能家居的生態(tài)成熟，UWB消費級應(yīng)用市場規(guī)模巨大。據(jù)相關(guān)資料顯示，2022年中國UWB室內(nèi)定位市場規(guī)模有望達到22.1億美元，占全球市場規(guī)模的18.0%，而中國企業(yè)級UWB室內(nèi)定位市場將達到121.5億元，從2017年開始，年增長率達到85.6%。在商業(yè)層面，國內(nèi)外的巨頭和創(chuàng)業(yè)企業(yè)為促進室內(nèi)定位技術(shù)落地，做出大量嘗試，室內(nèi)位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈初現(xiàn)雛形。在政府層面，中國國務(wù)院、科技部、工信部下發(fā)的多項指導(dǎo)政策中均提出要大力推動室內(nèi)定位系統(tǒng)發(fā)展。比如國家的十三五規(guī)劃就制定了導(dǎo)航與位置服務(wù)，包括室內(nèi)外無縫導(dǎo)航、室內(nèi)外多模式協(xié)同定位、室內(nèi)多維位置信息、位置智能感知、無人駕駛地圖服務(wù)等標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)巨頭和政府組織強力介入室內(nèi)定位位置服務(wù)，會推動用戶對室內(nèi)定位的快速認(rèn)可，加速室內(nèi)位置服務(wù)生態(tài)成熟和應(yīng)用落地。由此可見，在未來幾年，中國乃至全球的室內(nèi)定位服務(wù)應(yīng)用會迎來快速增長。來源整理于網(wǎng)絡(luò)素材，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝。???????????????? ?END ?????????????????關(guān)注我的微信公眾號，回復(fù)“加群”按規(guī)則加入技術(shù)交流群。
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