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。那麼UWB技術究竟是個什麼呢？我們今天帶大家一起來嘮嘮。

Part 01 UWB是什麼？

UWB（Ultra Wide Band）中文名叫超寬帶技術，是一種無線載波通信技術。誕生於二十世紀六十年代，最初應用於雷達和遙感領域，更多的用於災後搜救、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。

說了這麼多，UWB究竟長什麼樣子呢？他有什麼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衝無線電工作的，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。他可以佔據很寬的帶寬，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，無線電環境較為複雜。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並存。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。

话到这里，让我们先来了解下室内定位。从字面上不难理解，室内定位就是相对于室外定位的存在。我们常见的室外定位方法分别有卫星定位、基站定位等等（图四）。像我们日常经常提及的GPS，北斗，都是通过卫星全球组网实现的。也是目前应用较为广泛的室外定位方案，定位精度可以精准到米。汽车上的导航仪、手机上的导航APP大部分都是通过卫星定位技术提供服务的。基站定位以前都被掩盖在卫星定位下，在今年疫情防控的大背景下，基站定位走进了大众的视野，信通院联合三大运营商推出的行程码就是基站定位最好的应用实例。通过手机号就可以查询到该手机号的拥有者过去14天内去过的城市，这背后的定位功臣就是我们通常没注意到的手机基站。

图四 室外定位的应用示例图

既然室外定位技术已经这么成熟，并且运用到了这么多地方，为什么不能应用在室内场景呢？这是因为卫星定位的信号无法穿越房屋建筑的墙体，所以无法实现室内定位。而室内定位也拥有很多的应用场景，不信我带你来看一看。

举个例子，很多人开车去商场都是一位难求，在车库绕了好几圈碰到一个空的车位就停进去了，逛街结束后，可能就面临着满车库找自己的车的情况。现在越来越多的大型商场推出了停车查询的功能，可以让顾客通过APP 查到自己的车辆停在哪一个停车位，进而快速的找到自己的车，这里面应用到的就是室内定位技术。（如图5）

图5 停车场室内定位示意图

再者，在工业的应用上，室内定位有了更大的需求空间。物联网时代，万物互联，工业物联网更是今后发展的必然趋势。工厂、仓库等等场景都有对室内定位的应用需求，通过室内定位，可以追踪生产线的流转情况，可以有效地对固定资产进行盘点，提升了工业上的工作效率。另外，小编以前在学校的时候，隔壁项目组做了一个将UWB室内定位应用于博物馆的课题，通过室内定位，收集游客在博物馆的停留地点，结合大数据分析，有助于帮助博物馆调整展品摆放位置，了解游客的兴趣点，及时调整展览主题。还有生活中我们使用的扫地机器人，越来越多的扫地机器人也会集成室内定位技术，用于辅助自己的自助导航功能。所以室内定位在我们不经意间，已经进入了我们的生活。

UWB 技术凭借自身特性，在定位上具有较高精度，尤其在室内等密集多径场所的高速无线接入场景下，完全碾压wifi、蓝牙等室内定位方式。除了室内定位，UWB搭建的无线局域网凭借高速、低成本、兼容性好等优势，将会在家庭中的娱乐场景谋得新的就业岗位。

2021年的苹果春季新品发布会上，Apple tag首次发布。Apple tag便是用了UWB技术，通过物品标签和手机之间的通信，完成物品定位，这也是苹果公司将UWB技术商用化的第一步。而小米也在2021年推出了全新的手机无线充电方案，在这背后UWB的定位技术也起到了极为重要的作用。不难想象，在不久的将来，UWB技术就将进入每个人的家庭生活场景中，成为像WIFI、zigbee一样普遍的无线通信技术，为我们的生活增加更多的科技感和体验感。​