| 2019年09月，蘋果新產(chǎn)品發(fā)布會，iPhone11全部搭載UWB超寬帶芯片的消息讓UWB再次走進公眾視野，那么，UWB到底是一種什么樣的技術，又能給我們的生活帶來什么變化呢？ UWB是通信技術 UWB最初是作為一種通信技術出現(xiàn)的，目的用于短距離、寬帶無線通信，與WIFI、藍牙、Zigbee等等處于同等地位。 與WIFI、藍牙等傳統(tǒng)的窄帶通信不同，UWB的超帶寬可以讓它發(fā)射極窄、極尖的脈沖，如此，兩個靠的很近的脈沖就可以分辨出來。這就意味著距離分辨力可以做到很高，賦予了UWB測距的先天優(yōu)勢。 UWB的脈沖寬度可以做到1ns以內(nèi)，光、無線電在這個時間走過的距離是30厘米，通過對脈沖的進一步細分，比如分成3份這個難度并不高，就可以輕松獲得10厘米的距離分辨力。由于光速極其穩(wěn)定不受任何外界影響，UWB測距天生就是穩(wěn)定的。 在物理上，帶寬與脈沖寬度是成反比的，窄帶通信無法產(chǎn)生窄脈沖。因此，WiFi、藍牙等各種窄帶通信技術只能通過測量信號強度、到達角度等辦法，變通進行測距。會受到電源電壓、環(huán)境、天線工藝、測距距離等影響，因此測距精度無法做得很高且很不穩(wěn)定。 UWB測距，就是在通信過程中測量數(shù)據(jù)包到達前沿的時間來實現(xiàn)的，而測距是定位的基礎，由于UWB超寬帶測距的高精度及穩(wěn)定性，UWB在定位領域的應用逐漸成為主流。 UWB定位第一步：測距 測距采用雙向飛行時間法TW-TOF，two way-time of flight 簡單說，就是測量兩點之間來回的無線電飛行時間，此即雙向飛行時間，雙向飛行時間x光速，就是發(fā)射與接收之間的雙向飛行距離，此距離除2，就是單向距離。 UWB定位第二步：定位 測出物體（標簽）與幾個已知位置的基準點（基站）的距離（TOA）或者距離差（TDOA）之后，就可以算出標簽的位置。 TOA定位 TDOA定位 UWB定位的戰(zhàn)略價值 說到定位，就不能不提大名鼎鼎的、以GPS為代表的各種衛(wèi)星定位技術。 時空時空，空即位置，高精度位置信息的戰(zhàn)略價值，無論怎么說，都不為過。曾幾何時，位置服務的希望，全部押寶在以GPS為代表的衛(wèi)星定位身上，30年過去，衛(wèi)星定位的表現(xiàn)卻令人大失所望。 衛(wèi)星定位有兩個廣為人知的短板，其一就是只能室外定位，短板之二是定位精度低只有10米。 衛(wèi)星定位的動態(tài)精度還是很高的，兩輛車并排間距2米跑起來，GPS拉出來的就是兩條間距2米的平行線，絕不相交。這能證明，衛(wèi)星定位的動態(tài)精度可以達到2米。但是車一慢下來、停下來（時速低于10公里），情況就變得極其糟糕。 民用、普及版衛(wèi)星定位宣稱靜態(tài)定位精度可以達到10米。實際上，這個10米是90%概率精度，測量100次，只保證90次落點在以真實位置為圓心直徑10米的圓內(nèi)，余下10次可能距離真實位置300-500米。目標靜止不動測量一天，看到的是直徑超過1公里的一團亂麻。 這就注定了：對靜態(tài)、低速目標，單純靠衛(wèi)星定位基本沒戲。 因為這兩個死穴，衛(wèi)星定位發(fā)展30年，你看到的民用應用只有一個汽車導航/監(jiān)控，因為是室外而且跑得快呀
。 其他行業(yè)可以說基本一事無成。如果不是后來有手機基站、WiFi等各種定位技術融合，手機定位的命運難以預料；兒童定位手表，靠著打電話發(fā)展起來，定位基本上就是塊雞肋。 30年以來，位置服務行業(yè)無數(shù)聰明、勤奮的工程師、技術員，根據(jù)用戶需求絞盡腦汁設計的基于衛(wèi)星定位的無數(shù)產(chǎn)品、系統(tǒng)，諸如老人定位、兒童定位、寵物定位、文物定位、垃圾箱定位、防盜器定位等等等等，凡此種種，因為兩個短板，要么以失敗告終，要么性能大打折扣只能湊合著用，位置服務陷入尷尬境地。 然而即便如此，卻依然催生出了一個數(shù)千億美元的巨大市場。 盡管不如人意，30年衛(wèi)星定位，卻也讓人類明白，位置需求須臾不可或缺，對位置的質量要求更是吊足了胃口。 因為人類對位置的需求，實在是太大了！ 即可用于室外、也可用于室內(nèi)定位，精度達到了與人眼相當?shù)睦迕准壋叨龋异o態(tài)100%可靠不抖動的UWB定位技術，就在這樣的一種情形下，悄然登場了。 UWB應用場景 隨著大數(shù)據(jù)、IT、AI技術的發(fā)展，以無人機、無人車、機器人為代表的自動化裝備的智能化水平得到突飛猛進的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，更是實現(xiàn)了萬物互聯(lián)。 但是，由于位置信息，尤其是高精度位置信息的缺失，眾多高級智能裝備即不能自動抓取、更不敢放下目標，自動化基本上無法動彈；由于沒有位置信息加持，整個社會的運行都需要付出一筆額外的人工位置識別、傳輸、處理代價；由于沒有位置，物聯(lián)網(wǎng)也只能是摸黑互聯(lián)、紙上互聯(lián)。 UWB技術的出現(xiàn)，基礎的高精度位置信息的加入、綁定，使得人、物、信息的流動、決策、處理可以基于空間、位置進行，人類武裝到牙齒的現(xiàn)代信息處理技術效能將得到更加充分的釋放，必將大大提高整個社會的運作效率，從而帶來一場效率革命。 UWB應用場景之一：手機導航 借助3D建模技術，UWB導航能以厘米級尺度重現(xiàn)室外、室內(nèi)場景，門把手、花盆、桌椅、擺件都能做到毫發(fā)畢現(xiàn)。 UWB應用場景之二：手機鑰匙、手機支付 手機替換家庭/辦公室/汽車鑰匙、銀行卡：不可破解的安全系統(tǒng) 破解銀行卡、汽車鑰匙、門禁卡等系統(tǒng)，必須進行遠程掃描、截獲、復制、仿冒、試探，UWB通過距離認證直接識別出距離、位置的異常，而予以攔截、拒絕。 UWB可實現(xiàn)超精確定位，并且具有超高能效，是唯一可以做到無法破解的身份驗證系統(tǒng)。 因為電磁波是光速傳輸，所以很難騙過去，而過去我們使用過的其他機制都可以作假，UWB是迄今為止我們所知道的最強大，最“不可理解”的系統(tǒng)。 UWB應用場景之三：手機+Tags UWB應用場景之四：汽車 用于汽車連接通信、安全門禁等。 UWB應用場景之五：5G室分網(wǎng) 由于芯片成本大幅度下降，5G室分網(wǎng)采用UWB技術提供定位服務成為可能，定位精度可一步達到全范圍厘米級。 UWB應用場景之六：無人機、無人車、機器人 UWB應用場景之七：工業(yè)、行業(yè)應用 UWB應用場景之八：人員管理 UWB應用場景之九：讓玩具活起來 UWB賦予玩具空間感知力：小熊迎接媽媽下班、娃娃們捉迷藏，直升機大戰(zhàn)坦克群，養(yǎng)寵物要親力親為……，玩具行業(yè)將迎來一場革命! UWB應用場景之十：共享單車 UWB可以給出共享單車的精確位置，準確判斷出單車是否停進泊位。 如果單車不在泊位，將不允許騎車人還車，或要求騎車人支付額外調(diào)車費用后還車，共享單車亂停亂放問題可望一舉解決。 UWB應用場景之十一：應急救援 救援現(xiàn)場搭建臨時定位系統(tǒng)，救援人員精確位置隨時掌控。 UWB應用場景之十二：資產(chǎn)管理 UWB應用場景之十三：盲人福音 厘米級的分辨力，盲人可以隨時知道自己所在的精確位置，輔以攝像頭、激光雷達、AI技術，可以實時獲得人、車等動態(tài)障礙信息，盲人的生活質量可望達到正常人同等水平！ UWB應用場景之十四：高速ETC 現(xiàn)有ETC系統(tǒng)采用微波波束合成技術，由于不能識別出車輛前后順序，若車輛距離太近，有可能扣了后面車輛費用卻放走了前面車輛，因此，現(xiàn)有ETC系統(tǒng)要求車輛必須拉開距離低速通過。 基于UWB的ETC系統(tǒng)，可以在200米以外按距離由近及遠逐個扣費，車輛可以200公里時速不停車通過，由于能夠精確識別車輛位置不會錯漏，收費站甚至可以采用廣場形式，不分車道迅速通過。
UWB應用場景之十五：智慧城市 智能零售、監(jiān)控安防、地下管廊、停車位管理...... 總結UWB的應用前景，用一句位置服務行業(yè)的名言作為我們的結語： 只要有了位置，剩下的，僅僅取決于人類的想象！ |
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