UWB技术全称Ultra Wide Band,是一种建立在脉冲无线电、低功率宽带信号两大基石上的无线载波通信技术。UWB技术起源自60年代的脉冲通信技术,因其能够准确测量飞行时间,最早被应用于军事雷达探测。起初这一技术并没有应用在民用领域。
随着UWB在民用领域的解禁,UWB技术依靠隐蔽性好、传输速率高、系统容量大、功耗低、抗干扰能力强等诸多优势,在通信和定位领域迅速发展普及。UWB并不采用正弦载波,而是利用纳秒级非正弦的占空比很低的波窄脉冲作为载体,进行传输数据或探测物体,频谱极宽。
从通信角度来说,由于UWB信号占用了至少500MHz的通信带宽,传输数据的能力是足够的,只是不适合远距离传输,因为衰减比较严重。UWB的工作频率远离2.4GHz等繁忙的窄带通信频段,因此UWB信号具有强大的抗干扰能力,同时在复杂环境中具有极强的抗多径能力。而且随着新的通信协议发布,UWB在实现高速传输数据的同时,从物理层就增强了安全通信能力,使用者的数据安全也有保障,比一般的通信系统安全性更高。
测距定位应用,目前UWB最火热的应用方向。UWB测距定位技术依靠信号传播时间,和蓝牙技术、Wi-Fi技术用于定位的原理一样,如蓝牙5.1、Wi-Fi在往返时间上的LTE和Multi-RTT定位法,不过这些技术和UWB技术相比在定位应用上相比尚处在早期阶段。
UWB的定位分单边测距SS-TWR和双边测距DS-TWR,双边测距计算量更大但也更精准。而且这种技术的时延很低,能够即时定位。UWB持续且极短的窄脉冲能在嘈杂的环境中依然精准地被捕捉到。
技术本身的优势在UWB相关器件的支持下,厘米级定位带来的丰富应用场景在各类微距定位上有着十足的潜力。UWB的应用生态与发展有着不少组织的推动,首先是UWB联盟,其次有侧重于UWB安全测距的FiRa联盟、侧重于定位位置服务的omlox联盟,以及侧重于汽车应用的UWB车联网联盟。这也是目前UWB技术应用最广泛的几个方向。
无钥匙方案是汽车应用领域较新的方向,因其便捷很受欢迎。其他的例如安全支付应用、增强AR/VR应用都也开始出现UWB技术的身影。虽然目前安全支付应用领域里更多的是NFC技术,但是在以后UWB可能将与NFC融合,进一步提高安全支付的可靠性。
根据市场调研机构Techno Systems Research发布的报告,2021年全球UWB芯片市场出货量超过2亿颗,到2027年将会超过12亿颗。另外根据ABI Research的测算,2022年UWB设备的出货量将超五亿台,其中智能手机将会是出货量最大的市场,紧随其后的是汽车、智能家居、可穿戴设备、消费电子标签及实时定位系统。在室内微距定位上优势明显的UWB技术,应用前景可期。 |