作者 ｜ 唐嘯宇，單位：中國移動智慧家庭運營中心

?Labs 導讀

2021下半年，一直默默耕耘的UWB突然得到了各大廠的青睞，蘋果、小米、三星都對外透露了自家產品對UWB的應用，著實讓UWB火了一把。那么UWB技術究竟是個什么呢？我們今天帶大家一起來嘮嘮。

Part 01  UWB是什么？

UWB（Ultra Wide Band）中文名叫超寬帶技術，是一種無線載波通信技術。誕生于二十世紀六十年代，最初應用于雷達和遙感領域，更多的用于災后搜救、軍事測距等場景，和我們廣大民眾的生活保持著不遠不近的距離。二十一世紀，無線通信應用場景全面爆發，伴隨著OFDM技術的成熟應用，UWB正式的被納入了無線通信技術領域，開啟了自己的全新征程。

說了這么多，UWB究竟長什么樣子呢？他有什么獨特的氣質得到了轉崗再應用的機會？

大多數的無線通信技術，都需要按照無線數字通信系統（圖2），將原始數據通過正弦波形載波才能完成數據傳輸工作，而UWB是在寬頻帶上通過脈沖無線電工作的，不需要通過任何載波操作就可以完成數據的收發，因此有時也被稱為IR-UWB。

圖2 無線數字通信系統

這點獨特性，決定了UWB跟其他無線通信技術的不同。他可以占據很寬的帶寬，單位達到ＧＨｚ（圖3）。而我們日常常用的wifi信號、zigbee信號，都是工作在2.4Ghz的頻率上實現高速數據傳輸的，因此2.4GHz周圍是使用率非常高的頻段，無線電環境較為復雜。UWB可以根據自身特性繞開2.4GHz，選用6.5 - 8GHz，這意味著它可以很好地與主流2.4Ghz的無線通信方式兼容并存。再加它自身技術實現難度不高，又具備現在追求的低功耗特性，使得UWB在物聯網設備大規模發展的今天，得到了較多的關注度。

圖3 帶寬功率譜密度示意圖

Part 02  UWB的應用領域 

UWB的就業崗位很多，但目前主要還是應用在室內定位領域。但是室內定位領域的崗位競爭也是非常激烈的，我們常見的WIFI 、藍牙、RFID等都想要在室內定位領域搶占絕對地位。

話到這里，讓我們先來了解下室內定位。從字面上不難理解，室內定位就是相對于室外定位的存在。我們常見的室外定位方法分別有衛星定位、基站定位等等（圖四）。像我們日常經常提及的GPS，北斗，都是通過衛星全球組網實現的。也是目前應用較為廣泛的室外定位方案，定位精度可以精準到米。汽車上的導航儀、手機上的導航APP大部分都是通過衛星定位技術提供服務的。基站定位以前都被掩蓋在衛星定位下，在今年疫情防控的大背景下，基站定位走進了大眾的視野，信通院聯合三大運營商推出的行程碼就是基站定位最好的應用實例。通過手機號就可以查詢到該手機號的擁有者過去14天內去過的城市，這背后的定位功臣就是我們通常沒注意到的手機基站。

圖四 室外定位的應用示例圖

既然室外定位技術已經這么成熟，并且運用到了這么多地方，為什么不能應用在室內場景呢？這是因為衛星定位的信號無法穿越房屋建筑的墻體，所以無法實現室內定位。而室內定位也擁有很多的應用場景，不信我帶你來看一看。

舉個例子，很多人開車去商場都是一位難求，在車庫繞了好幾圈碰到一個空的車位就停進去了，逛街結束后，可能就面臨著滿車庫找自己的車的情況。現在越來越多的大型商場推出了停車查詢的功能，可以讓顧客通過APP 查到自己的車輛停在哪一個停車位，進而快速的找到自己的車，這里面應用到的就是室內定位技術。（如圖5）

圖5 停車場室內定位示意圖

再者，在工業的應用上，室內定位有了更大的需求空間。物聯網時代，萬物互聯，工業物聯網更是今后發展的必然趨勢。工廠、倉庫等等場景都有對室內定位的應用需求，通過室內定位，可以追蹤生產線的流轉情況，可以有效地對固定資產進行盤點，提升了工業上的工作效率。另外，小編以前在學校的時候，隔壁項目組做了一個將UWB室內定位應用于博物館的課題，通過室內定位，收集游客在博物館的停留地點，結合大數據分析，有助于幫助博物館調整展品擺放位置，了解游客的興趣點，及時調整展覽主題。還有生活中我們使用的掃地機器人，越來越多的掃地機器人也會集成室內定位技術，用于輔助自己的自助導航功能。所以室內定位在我們不經意間，已經進入了我們的生活。

UWB 技術憑借自身特性，在定位上具有較高精度，尤其在室內等密集多徑場所的高速無線接入場景下，完全碾壓wifi、藍牙等室內定位方式。除了室內定位，UWB搭建的無線局域網憑借高速、低成本、兼容性好等優勢，將會在家庭中的娛樂場景謀得新的就業崗位。

2021年的蘋果春季新品發布會上，Apple tag首次發布。Apple tag便是用了UWB技術，通過物品標簽和手機之間的通信，完成物品定位，這也是蘋果公司將UWB技術商用化的第一步。而小米也在2021年推出了全新的手機無線充電方案，在這背后UWB的定位技術也起到了極為重要的作用。不難想象，在不久的將來，UWB技術就將進入每個人的家庭生活場景中，成為像WIFI、zigbee一樣普遍的無線通信技術，為我們的生活增加更多的科技感和體驗感。?