一文深刻解析UWB是什么技术？
随着苹果AirTag的发布，市场上又掀起了对UWB技术的新一轮关注。其实早在iPhone 11发布的时候，苹果就宣布为全系手机搭载支持UWB技术的U1芯片。
苹果曾经表示，U1芯片将显著提升苹果iPhone手机的空间感知（Spatial Awareness）能力。通过Airdrop（隔空投送）应用，苹果还展示了基于UWB技术的快速文件分享。
籍着这次发布，我们来重新了解一下UWB技术。
定位技术的选择
说到定位，相信大家都很熟悉。我们经常会使用例如百度地图这样的APP，里面就有定位和导航的服务。
定位服务帮助我们掌握位置信息，指示方向，增加自身的安全感和掌控感，给我们的工作生活带来了很大的便利。
1
那么，UWB技术和我们现在常用的定位技术，又有什么不同呢？
我们现在最常用的定位技术，是卫星定位。
卫星定位，是利用人造地球卫星进行点位测量的技术。它的特点非常明显，就是精度高、速度快、成本低。
2
大家所熟知的GPS、北斗等，都属于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），可以提供卫星定位服务。（延伸阅读：“北斗”背后的GNSS技术，到底是个啥？）
为了更好地消除误差、提高反应速度，GNSS会引入一些天基或陆基的辅助手段。结合辅助手段的GNSS，也被称为A-GNSS。A就是Assisted，“辅助”的意思。
现在比较常用的A-GNSS，是通过陆基的移动通信网络，传送增强改正数据，提供辅助信息，加强和加快卫星导航信号的搜索跟踪性能和速度，缩短定位时间，提高定位精度。
3
A-GNSS系统架构
不管是GNSS，还是A-GNSS，都有一个明显的缺点，就是不能实现室内定位。原因显而易见，卫星信号会被建筑物遮挡啊。
然而，随着时代的发展，室内定位的业务场景却越来越多，用户对室内定位的需求越来越强烈。例如地下车库导航、商场寻找店铺或同伴，甚至儿童走失寻回。
于是，一些人开始尝试利用各种短距离通信技术，开发高精度的室内定位系统，用于迎合用户需求，赚小钱钱。可供选择的技术，就包括Wi-Fi，蓝牙，UWB等。
什么是UWB
Wi-Fi和蓝牙大家都比较熟悉。UWB是什么呢？
UWB，就是Ultra Wideband，超宽带技术。它源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。
了解通信的同学都知道，一般的通信体制都是利用一个高频载波来调制一个窄带信号，通信信号的实际占用带宽并不高。
而UWB不同于传统的通信技术，它通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。由于脉冲时间宽度极短，因此可以实现频谱上的超宽带：使用的带宽在500MHz以上。
4
FCC（美国联邦通信委员会）为UWB分配了 3.1~10.6 GHz共 7.5 GHz频带，还对其辐射功率做出了比FCC Part15.209更为严格的限制，将其限定-41.3dBm频带内。
5
简而言之，这项技术通过超大带宽和低发射功率，实现低功耗水平上的快速数据传输。
由于UWB脉冲的时间宽度极短，因此也可以采用高精度定时来进行距离测算。
相比Wi-Fi和蓝牙定位技术，UWB具有如下优势：
1、抗多径能力强，定位精度高
带宽决定了信号在多径环境下的距离分辨能力（成正比关系）。UWB的带宽很宽，多径分辨能力强，能够分辨并剔除大部分多径干扰信号的影响，得到精度很高的定位结果。
UWB可以在距离分辨能力上高于其他传统系统，复杂环境下其精度甚至可以达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的百倍以上。
2、时间戳精度高
超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级，由定时来计算位置时，引入的误差通常小于几厘米。
3、电磁兼容性强
UWB 的发射功率低，信号带宽宽，能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中，传统的接收机无法识别和接收，必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调，所以不会对其他通信业务造成干扰，同时也能够避免其他通信设备对其造成干扰。
4、能效较高
UWB具有500MHz以上的射频带宽，能够提供极大的扩频增益，使得UWB通信系统能效较高。这意味着对于电池供电设备，系统的工作时间可以大大延长，或是同样发射功率限制下，覆盖范围比传统技术大得多。
通常在短距离应用中，UWB发射机的发射功率普遍低于1mW；在长距离应用中，不需要额外的功率放大器即可达到200米的距离，同时实现6.8Mbps的空中速率。
基于上述技术优势，采用UWB能够构成高精度的室内定位系统。
6
UWB和其它定位技术的对比
目前，常用的UWB测距方法有三种，分别是：
（1）TOF（Time of flight）：通过测量UWB信号在基站与标签之间飞行的时间来实现测距。
（2）TDOA（Time Difference of Arrival）：利用UWB信号由标签到达各个基站的时间差来进行定位。
（3）PDOA（Phase Difference Of Arrival）：利用到达角相位来测量基站与标签之间方位关系。
限于篇幅，我们将在后续详细介绍UWB的算法原理。
UWB的产业发展
在2002年以前，UWB被广泛用于军事方面的用途。2002年，FCC（美国联邦通信委员会）对UWB做了如前文所说的功率上的严格限制，才将UWB技术解禁，准许进入民用领域。
此后，UWB技术进入了高速发展期，各种技术方案围绕着UWB国际标准的制定也展开了激烈的竞争。
2007年，IEEE在802.15.4a标准中对UWB技术进行了标准化。经过近十年的发展，UWB的标准也在不断完善。
说到UWB的产业链，就不得不提到被Qorvo收购的Decawave公司
7
Decawave是目前已知唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片厂商。他们提供低成本的芯片出售，零售价格在几美元。芯片型号是DW1000，符合IEEE 802.15.4-2011 UWB标准协议（在理想条件下，最大可测量范围为300m）。
8
DW1000芯片
之前，在苹果公司的产品发布会后，基于Decawave芯片DW1000的定位厂商INTRANAV连发两条推特，声称其套件支持与iPhone11的互操作，Decawave也转发了该推特。这说明，苹果U1有极大的可能支持IEEE 802.15.4。
其它从事UWB技术研究的国际厂商还包括Ubisense、BeSpoon。
这些厂商使用了自己的UWB解决方案，通常以模组套件的形式推出，但均不支持IEEE 802.15.4。
要实现更好的空间感知，需要应用生态的支持。为了构建整个应用生态，不同厂家设备性需要实现互操作、互兼容。可以预见，未来所有厂家设备都将可能支持IEEE 802.15.4标准。
结 语
目前，除了苹果和小米之外，三星也非常看好UWB技术，认为其将成为下一代可以改变游戏规则的无线通信技术之一。
这些一线厂商的力挺，相信将会对UWB技术有全面的推动作用。UWB的规模化商用进程，有望进一步加快。UWB上下游产业链的成熟速度，也会加快。
众所周知，我们正在加速走向万物互联时代。虽然5G是现在的热门，但5G并不能通吃所有的物联场景。以Wi-Fi 6、蓝牙、UWB为代表的短距离通信技术，仍然有很大的发展空间和市场机会。这些技术可以根据自身的特点，与细分物联网场景紧密结合，给用户提供更好的服务体验。
一文深刻解析UWB是什么技术？相关推荐
- 一文读懂UWB超宽带技术
文章目录 一.简介 二.什么是UWB技术? 三.UWB技术有标准组织吗? 四.UWB技术有哪些应用场景? 五.UWB市场有多大? 六.总结 一.简介 "指哪打哪",在球场上经常被用 ...
- 深度解析UWB定位技术——隧道人员定位系统
随着我国公路.铁路的不断扩建发展,隧道施工项目逐年增加,然而,由于一直存在的施工环境危险.隧道长.作业人数多等原因,隧道施工仍然面临着很高的危险系数.UWB无线定位技术由于功耗低.抗多径效果好.安全性 ...
- 资源放送丨《一次特殊的Oralce硬解析性能问题的技术分享》PPT视频
前段时间,墨天轮邀请云和恩墨SQL优化专家 师庆栋 老师做了<一次特殊的Oralce硬解析性能问题的技术分享>的直播,在这里我们共享一下PPT和视频,供大家参考学习. 日常SQL查询优化常 ...
- 2场直播丨Oracle数据库SQL执行计划的取得和解析、一次特殊的 Oralce 硬解析性能问题的技术分享...
1. Oracle数据库SQL执行计划的取得和解析- 2021.02.23 2月23日(周二)晚八点直播课,Oracle优化资深专家陈晓辉,以专业ORACLE数据库技术支持工程师的角度讲解SQL文的执 ...
- 带你看论文丨全局信息对于图网络文档解析的影响
摘要:文档理解着重于从非结构化文档中识别并提取键值对信息,并将其输出为结构化数据.在过往的信息提取中,大多数工作仅仅只关注于提取文本的实体关系,因此并不适用于直接用于文档理解上. 本文分享自华为云社区 ...
- office 文档解析
最近在项目维护过程中涉及到了office各种文档的解析,捣鼓了好长时间,有点点收货,记下来. 涉及文档:doc.docx.xls.xlsx.pptx. 语言:VC 下面对不同的文档进行简单解析: 一. ...
- WebService --WSDL文档解析
通俗的讲:WSDL文档描述了Web Service如下3个方面: WHAT--该 Web Service包含"什么"操作 HOW--该 Web Service的操作应该" ...
- 现代前端技术解析：Web前端技术基础
最近几年,越来越多的人投入到前端大军中:时至至今,前端工程师的数量仍然不能满足企业的发展需求:与此同时,互联网应用场景的复杂化提高了对前端工程师能力的要求,一部分初期前端工程师并不能胜任企业的工作 ...
- 恶意Office文档解析——1. Office文档格式解析
写在前面:这是我最近在做的一个小课题,按照研究进度不定期更新.主要是学习前人的研究思路,自己开发的内容会比较少. 复合文档的概念 复合文档不仅包含文本,而且包括图形.电子数据表格.声音.视频等其他信息 ...
最新文章
- 开启Sharepoint 2013站点邮箱
- python爬取图片教程-推荐|Python 爬虫系列教程一爬取批量百度图片
- 关于set sql_trace=ture 的一些用法
- 把CentOS启动进度条替换为详细信息
- iOS 分类思想(2)
- C/Cpp / const 用法
- 多媒体文件格式之TS
- 关于新的描述语言GEZEL的介绍
- python缺点这么多、为什么还流行_Python这么火，为什么说它不是未来的编程语言？...
- python怎么安装pin库_Python库之numpy库的安装教程
- linux开启多少到多少端口命令,Linux端口命令
- android 关于提高第三方app的service优先级
- 高通fastboot一键进9008工具_linux高通内核移植工具十教程
- 悟空 mobile.php,悟空CRM无需任何权限的SQL注入漏洞2（ThinkPHP特性）
- 基于Tensorflow针对cifar数据集运用卷积神经网络解决100类图片的分类问题。
- doors dxl 遍历object 查找
- [渝粤教育] 南京邮电大学 职业生涯开发与管理 参考 资料
- 一种辅助整理WoS英文论文题录文档的方法（python-docx）
- 百度地图点聚合仿链家定位点多级聚合，且滑动、刷新加载定位点
- GMAC接口（1）——GMAC简介