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突然走红的UWB究竟是什么?
网络 通信技术
2021下半年,一直默默耕耘的UWB突然得到了各大厂的青睐,苹果、小米、三星都对外透露了自家产品对UWB的应用,着实让UWB火了一把。那么UWB技术究竟是个什么呢?我们今天带大家一起来唠唠。

作者 | 唐啸宇,单位:中国移动智慧家庭运营中心

​Labs 导读

2021下半年,一直默默耕耘的UWB突然得到了各大厂的青睐,苹果、小米、三星都对外透露了自家产品对UWB的应用,着实让UWB火了一把。那么UWB技术究竟是个什么呢?我们今天带大家一起来唠唠。

Part 01  UWB是什么?

UWB(Ultra Wide Band)中文名叫超宽带技术,是一种无线载波通信技术。诞生于二十世纪六十年代,最初应用于雷达和遥感领域,更多的用于灾后搜救、军事测距等场景,和我们广大民众的生活保持着不远不近的距离。二十一世纪,无线通信应用场景全面爆发,伴随着OFDM技术的成熟应用,UWB正式的被纳入了无线通信技术领域,开启了自己的全新征程。

说了这么多,UWB究竟长什么样子呢?他有什么独特的气质得到了转岗再应用的机会?

大多数的无线通信技术,都需要按照无线数字通信系统(图2),将原始数据通过正弦波形载波才能完成数据传输工作,而UWB是在宽频带上通过脉冲无线电工作的,不需要通过任何载波操作就可以完成数据的收发,因此有时也被称为IR-UWB。

图2 无线数字通信系统

这点独特性,决定了UWB跟其他无线通信技术的不同。他可以占据很宽的带宽,单位达到GHz(图3)。而我们日常常用的wifi信号、zigbee信号,都是工作在2.4Ghz的频率上实现高速数据传输的,因此2.4GHz周围是使用率非常高的频段,无线电环境较为复杂。UWB可以根据自身特性绕开2.4GHz,选用6.5 - 8GHz,这意味着它可以很好地与主流2.4Ghz的无线通信方式兼容并存。再加它自身技术实现难度不高,又具备现在追求的低功耗特性,使得UWB在物联网设备大规模发展的今天,得到了较多的关注度。

图3 带宽功率谱密度示意图

Part 02  UWB的应用领域 

UWB的就业岗位很多,但目前主要还是应用在室内定位领域。但是室内定位领域的岗位竞争也是非常激烈的,我们常见的WIFI 、蓝牙、RFID等都想要在室内定位领域抢占绝对地位。

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。​

责任编辑:未丽燕 来源: 移动Labs
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