“指哪打哪”，经常被用来形容一个人在球场上的球技好。其实这个词的本意是“服从某人的命令”。在智能设备普及、万物互联的时代，人们想要在自己的移动终端中拥有如此精准的控制能力，这就需要借助一项技术——超宽带超宽带。目前，大规模使用UWB超宽带技术的消费电子品牌并不多。最熟悉的品牌是苹果。搭载苹果U1超宽带芯片的iphone可以实现极速的文件共享功能。当手机靠近内置超宽带芯片的HomePodmini智能音箱时，即可播放音乐并获得个性化的聆听建议；与内置超宽带芯片的AirTag绑定后，iPhone就具备了在室内精确定位和追踪物品的能力。那么UWB超宽带技术到底是什么，UWB技术的应用场景有哪些，UWB技术的市场有多大呢？今天跟大家详细聊一聊。1、什么是超宽带技术？UWB（UltraWideBand）超宽带技术是一种使用1GHz以上频率带宽的无线载波通信技术。它不采用传统通信系统中的正弦波载波，而是采用纳秒级非正弦波窄脉冲传输数据，因此占用的频谱较大。虽然采用无线通信，但其数据传输速率可达每秒数百兆比特以上。图片来源：Qorvo半导体UWB技术具有系统复杂度低、发射信号功率谱密度低、对信道衰落不敏感、拦截能力低、定位精度高、穿透能力强等优点，特别适用于室内等密集的多路径放置高速无线访问。UWB并不是一项新技术。它最初以“脉冲无线电”的名义用于军事雷达和通信应用。从2002年起，美国联邦通信委员会（FCC）就擅自授权使用，并为其分配了3.1~10.6GHz频段，占用带宽超过500MHz。与GNSS、Wi-Fi和BluetoothLowEnergy这三种众所周知的可以提供定位服务的技术相比，UWB技术的优势在于：一是传统的全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS），可以提供卫星定位服务，但是不能实现室内定位，因为卫星信号会被建筑物遮挡。Wi-Fi和蓝牙通常使用接收信号强度指示器(RSSI)来确定位置，仅显示“弱”或“强”接收信号的粗略分类，定位精度可达米级。UWB定位有3种技术，分别是TOF（Timeofflight）时间差法、TDOA（TimeDifferenceofArrival）到达时间差法和PDOA（PhaseDifferenceOfArrival）到达角相位差法。虽然这仅适用于短距离，但可以以小于50厘米的精度（在最佳条件和部署下）和非常低的延迟来确定信号源的位置。通过这张图，大家可以更直观地了解UWB技术与Wi-Fi、蓝牙技术的区别。简而言之，UWB技术的优点是：定位精度高：带宽大，多径分辨率强，抗干扰性好，距离分辨率比Wi-Fi和蓝牙高。实时定位速度快：UWB超宽带脉冲信号具有纳秒级带宽，可实现低时延的实时室内定位，能够瞬间感知和跟踪物体的运动。高可靠性和安全性：UWB传输功率低，信号带宽宽，可以很好地隐藏在其他类型的信号和环境噪声中。传统的接收机无法识别和接收，必须采用与发射机相同的扩频码脉冲序列才能解调。当然，UWB、Wi-Fi和蓝牙这三种技术并不是孤立存在的。它们可以同时使用，相互补充。它们可以为智能手机等终端产品带来各种定位和数据传输服务。对于相关的天线和射频设计有很高的要求。2、UWB技术有没有标准组织？每一种无线传输技术通常都有一个标准组织负责相关标准的制定和技术认证，如蓝牙SIG、Wi-Fi联盟、国际电信联盟等。在UWB技术领域，目前主要有FIRA联盟和UWBA超宽带联盟这两个主要组织成立于2019年。FiRa联盟致力于开发和广泛采用可互操作的超宽带(UWB)技术，以实现安全的细粒度测距和定位提供无缝用户体验的能力。FiRa联盟成员主要开发基于IEEE802.15.4标准的UWB安全和精细测距技术产品，开发UWB技术跨各个垂直业务领域的应用场景。FiRa联盟与IEEE、Wi-Fi联盟、汽车连接联盟(CCC)等其他行业组织密切合作，专注于在可用的6-9GHz频段运行的UWB用例。FiRa联盟的成员分为发起成员、贡献者、准成员、采用者、测试实验室成员、学术和教育成员，其中不乏知名品牌。UWB联盟专注于在802.15.4z标准下提供有利的监管和频谱管理环境，以最大化UWB市场增长。UWB联盟旨在推动各个垂直行业展示UWB对物联网和工业4.0的价值，构建从芯片到服务的整个UWB价值链的全球生态系统。此外，超宽带联盟目前正在倡导新频谱，以将UWB扩展到12.4GHz和欧洲新兴的更高频段。UWB联盟目前的成员包括上述品牌，以及众多知名半导体厂商。3、UWB技术的应用场景有哪些？得益于苹果公司的大力宣传，UWB技术近年来逐渐在消费电子领域家喻户晓，但其在工商业领域的应用已经非常成熟。RTLS（RealTimeLocationSystems）是实时定位系统的重要组成部分，主要利用UWB超宽带技术定位精度高、短距离通信传输速度快、响应速度快等特点。今天想和大家分享的是目前UWB技术在消费电子产品中的应用场景。从iPhone11系列手机开始，苹果先后在AppleWatchS6、HomePodmini智能音箱、iPhone12系列手机和Aritag无线追踪器上应用了紫燕的UWB方案，其控制芯片为AppleU1。三星主要在手机上推出了UWB方案。具体机型包括GalaxyNote20Ultra、GalaxyZFold2、S21+和S21Ultra。同时，三星还推出了采用UWB技术的SmartTag+智能追踪器。国产手机品牌小米推出了名为“一智联”的UWB连接技术，充分发挥自家智能家居生态的优势，未来将能够与各类智能家居产品进行联动。此外，OPPO还在科技发布会上展示了手机与物联网设备之间的精准定位和精准控制能力。苹果在iPhone11系列机型上率先推出了U1芯片，利用UWB技术的高速传输能力，提升“AirDrop”功能的传输速度，同时利用其精准定位能力，“AirDrop”将优先并指向iPhone建立连接。使用搭载U1超宽频芯片的iPhone靠近搭载U1的HomePodmini智能音箱，音箱正在播放的音频将平滑过渡到iPhone端即可收听；不播放音乐时，将iPhone靠近HomePodmini，屏幕会弹出个性化的音乐播放推荐，无需解锁手机。AirTag无线追踪器是蓝牙低功耗和UWB超宽带技术的结合。借助超宽带技术，用户可以看到AirTag距离手机有多远，要寻找哪个方向，方便资产追踪。小米“一指连接”超宽带技术演示。将手机对准支持UWB技术的电风扇，手机上会弹出一张控制卡，实现对风扇的控制。无需实体遥控器，手机无需下载单独的APP。此外，小米的“一指通”还实现了智能电视投屏、靠近即开的智能门锁等操作。FiRa联盟官网的这张图更详细地展示了未来UWB技术对我们生活的影响，包括：数字车钥匙、身份识别、室内导航、线下购物行为分析、展会数据分析、无线支付、VR游戏、手势识别等。前面提到，基于UWB超宽带技术的RTLS实时定位系统目前在工业端已经非常成熟，主要应用于工业制造（跟踪人员、车辆和设备等）、位置跟踪（在监狱等特殊场所特殊建筑（人员/设备/档案定位）、仓储物流（图书馆、电商行业等）、无线测量、智能驾驶（车辆自动进出）、增强现实、竞技体育等领域，应用广泛。4、UWB市场有多大？UWB超宽带技术在工业端已经发展多年。数据显示，未来UWB技术在室内定位市场将占据30%~40%的市场份额。到2022年，其市场规模预计将达到164亿美元，市场前景十分广阔。但这里主要讨论的是UWB技术未来的市场在消费者端有多大。目前，UWB超宽带技术要想实现上述功能，最需要依附的主要产品是智能手机。就拿苹果和三星单单是支持UWB技术的手机，就带动了数千万的UWB芯片销量。在国内市场，推出“一指通”技术的小米2020年高端手机销量将近1000万部，AIoT生态逐步完善。米家APP月活跃用户4500万，迭代产品升级。UWB技术的可能性；未来，OPPO、vivo等手机厂商将加入进来。可以说，中高端手机的巨大出货量能够继续引领C端UWB市场的发展，进而带动智能手表、智能手机等各类UWB设备的出货量增长。可穿戴设备和智能家居。据ABIResearch预测，支持UWB的智能手机出货量将从2019年的4200万部增加到2025年的近5.14亿部。不仅如此，专注于工业级解决方案的UWB技术制造商在看到UWB的巨大发展潜力后消费市场，也纷纷进入市场。比较有代表性的是清研科技。他们是FIRa联盟中唯一拥有投票权的公司。一家合格的中国解决方案提供商，推出了兼容Android生态的类AirTag硬件产品TicTag，并将为OEM厂商开放硬件平台，提供兼容802.15.4z和FIRa的平台级产品，可以帮助更多消费品牌快速进入这个市场。据UWB联盟称，自2019年以来，UWB一直在扩展成为智能手机、可穿戴设备、汽车和工业的主流消费技术，预计到2025年每年将推动超过10亿台设备的销售。一项新技术。其功能以定位为主，通信为辅。就体积而言，它没有像蓝牙和WiFi一样成为通用标准的原因有很多。近年来在苹果的推动下，UWB技术已经被C端市场和更多消费者所了解，因为在万物互联时代，它确实是一种有效的室内设备之间互联互通的技术，简化了配对过程，有未来仍有很大的发展空间和市场机会。同时，我们也看到，移动设备要想拥有更好的空间感知能力，需要一整套应用生态的支持。目前，苹果已经开始建设，三星、小米、OPPO等品牌也在逐步跟进。届时，不同厂商的设备能否实现互操作性和兼容性可能是一个新的问题。可以预见，未来会有更多的公司和产品采用UWB技术，不仅是智能手机、可穿戴设备、智能家居等小物件，还有需要各种基于位置的UWB基础设施的室内空间。据了解，预计到2022-2024年，随着IEEE802.154z标准的制定，UWB传感器和执行器将能够组合成无线网络，将更积极地应用于大众市场和企业解决方案中为室内定位和近距离通信增添了新的维度。
