| 2019年09月，蘋果新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，iPhone11全部搭載UWB超寬帶芯片的消息讓UWB再次走進(jìn)公眾視野，那么，UWB到底是一種什么樣的技術(shù)，又能給我們的生活帶來什么變化呢？ UWB是通信技術(shù) UWB最初是作為一種通信技術(shù)出現(xiàn)的，目的用于短距離、寬帶無線通信，與WIFI、藍(lán)牙、Zigbee等等處于同等地位。 與WIFI、藍(lán)牙等傳統(tǒng)的窄帶通信不同，UWB的超帶寬可以讓它發(fā)射極窄、極尖的脈沖，如此，兩個(gè)靠的很近的脈沖就可以分辨出來。這就意味著距離分辨力可以做到很高，賦予了UWB測(cè)距的先天優(yōu)勢(shì)。 UWB的脈沖寬度可以做到1ns以內(nèi)，光、無線電在這個(gè)時(shí)間走過的距離是30厘米，通過對(duì)脈沖的進(jìn)一步細(xì)分，比如分成3份這個(gè)難度并不高，就可以輕松獲得10厘米的距離分辨力。由于光速極其穩(wěn)定不受任何外界影響，UWB測(cè)距天生就是穩(wěn)定的。 在物理上，帶寬與脈沖寬度是成反比的，窄帶通信無法產(chǎn)生窄脈沖。因此，WiFi、藍(lán)牙等各種窄帶通信技術(shù)只能通過測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度、到達(dá)角度等辦法，變通進(jìn)行測(cè)距。會(huì)受到電源電壓、環(huán)境、天線工藝、測(cè)距距離等影響，因此測(cè)距精度無法做得很高且很不穩(wěn)定。 UWB測(cè)距，就是在通信過程中測(cè)量數(shù)據(jù)包到達(dá)前沿的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的，而測(cè)距是定位的基礎(chǔ)，由于UWB超寬帶測(cè)距的高精度及穩(wěn)定性，UWB在定位領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成為主流。 UWB定位第一步：測(cè)距 測(cè)距采用雙向飛行時(shí)間法TW-TOF，two way-time of flight 簡(jiǎn)單說，就是測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間來回的無線電飛行時(shí)間，此即雙向飛行時(shí)間，雙向飛行時(shí)間x光速，就是發(fā)射與接收之間的雙向飛行距離，此距離除2，就是單向距離。 UWB定位第二步：定位 測(cè)出物體（標(biāo)簽）與幾個(gè)已知位置的基準(zhǔn)點(diǎn)（基站）的距離（TOA）或者距離差（TDOA）之后，就可以算出標(biāo)簽的位置。 TOA定位 TDOA定位 UWB定位的戰(zhàn)略價(jià)值 說到定位，就不能不提大名鼎鼎的、以GPS為代表的各種衛(wèi)星定位技術(shù)。 時(shí)空時(shí)空，空即位置，高精度位置信息的戰(zhàn)略價(jià)值，無論怎么說，都不為過。曾幾何時(shí)，位置服務(wù)的希望，全部押寶在以GPS為代表的衛(wèi)星定位身上，30年過去，衛(wèi)星定位的表現(xiàn)卻令人大失所望。 衛(wèi)星定位有兩個(gè)廣為人知的短板，其一就是只能室外定位，短板之二是定位精度低只有10米。 衛(wèi)星定位的動(dòng)態(tài)精度還是很高的，兩輛車并排間距2米跑起來，GPS拉出來的就是兩條間距2米的平行線，絕不相交。這能證明，衛(wèi)星定位的動(dòng)態(tài)精度可以達(dá)到2米。但是車一慢下來、停下來（時(shí)速低于10公里），情況就變得極其糟糕。 民用、普及版衛(wèi)星定位宣稱靜態(tài)定位精度可以達(dá)到10米。實(shí)際上，這個(gè)10米是90%概率精度，測(cè)量100次，只保證90次落點(diǎn)在以真實(shí)位置為圓心直徑10米的圓內(nèi)，余下10次可能距離真實(shí)位置300-500米。目標(biāo)靜止不動(dòng)測(cè)量一天，看到的是直徑超過1公里的一團(tuán)亂麻。 這就注定了：對(duì)靜態(tài)、低速目標(biāo)，單純靠衛(wèi)星定位基本沒戲。 因?yàn)檫@兩個(gè)死穴，衛(wèi)星定位發(fā)展30年，你看到的民用應(yīng)用只有一個(gè)汽車導(dǎo)航/監(jiān)控，因?yàn)槭鞘彝舛遗艿每煅?br>
。 其他行業(yè)可以說基本一事無成。如果不是后來有手機(jī)基站、WiFi等各種定位技術(shù)融合，手機(jī)定位的命運(yùn)難以預(yù)料；兒童定位手表，靠著打電話發(fā)展起來，定位基本上就是塊雞肋。 30年以來，位置服務(wù)行業(yè)無數(shù)聰明、勤奮的工程師、技術(shù)員，根據(jù)用戶需求絞盡腦汁設(shè)計(jì)的基于衛(wèi)星定位的無數(shù)產(chǎn)品、系統(tǒng)，諸如老人定位、兒童定位、寵物定位、文物定位、垃圾箱定位、防盜器定位等等等等，凡此種種，因?yàn)閮蓚€(gè)短板，要么以失敗告終，要么性能大打折扣只能湊合著用，位置服務(wù)陷入尷尬境地。 然而即便如此，卻依然催生出了一個(gè)數(shù)千億美元的巨大市場(chǎng)。 盡管不如人意，30年衛(wèi)星定位，卻也讓人類明白，位置需求須臾不可或缺，對(duì)位置的質(zhì)量要求更是吊足了胃口。 因?yàn)槿祟悓?duì)位置的需求，實(shí)在是太大了！ 即可用于室外、也可用于室內(nèi)定位，精度達(dá)到了與人眼相當(dāng)?shù)睦迕准?jí)尺度，而且靜態(tài)100%可靠不抖動(dòng)的UWB定位技術(shù)，就在這樣的一種情形下，悄然登場(chǎng)了。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景 隨著大數(shù)據(jù)、IT、AI技術(shù)的發(fā)展，以無人機(jī)、無人車、機(jī)器人為代表的自動(dòng)化裝備的智能化水平得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，更是實(shí)現(xiàn)了萬物互聯(lián)。 但是，由于位置信息，尤其是高精度位置信息的缺失，眾多高級(jí)智能裝備即不能自動(dòng)抓取、更不敢放下目標(biāo)，自動(dòng)化基本上無法動(dòng)彈；由于沒有位置信息加持，整個(gè)社會(huì)的運(yùn)行都需要付出一筆額外的人工位置識(shí)別、傳輸、處理代價(jià)；由于沒有位置，物聯(lián)網(wǎng)也只能是摸黑互聯(lián)、紙上互聯(lián)。 UWB技術(shù)的出現(xiàn)，基礎(chǔ)的高精度位置信息的加入、綁定，使得人、物、信息的流動(dòng)、決策、處理可以基于空間、位置進(jìn)行，人類武裝到牙齒的現(xiàn)代信息處理技術(shù)效能將得到更加充分的釋放，必將大大提高整個(gè)社會(huì)的運(yùn)作效率，從而帶來一場(chǎng)效率革命。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之一：手機(jī)導(dǎo)航 借助3D建模技術(shù)，UWB導(dǎo)航能以厘米級(jí)尺度重現(xiàn)室外、室內(nèi)場(chǎng)景，門把手、花盆、桌椅、擺件都能做到毫發(fā)畢現(xiàn)。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之二：手機(jī)鑰匙、手機(jī)支付 手機(jī)替換家庭/辦公室/汽車鑰匙、銀行卡：不可破解的安全系統(tǒng) 破解銀行卡、汽車鑰匙、門禁卡等系統(tǒng)，必須進(jìn)行遠(yuǎn)程掃描、截獲、復(fù)制、仿冒、試探，UWB通過距離認(rèn)證直接識(shí)別出距離、位置的異常，而予以攔截、拒絕。 UWB可實(shí)現(xiàn)超精確定位，并且具有超高能效，是唯一可以做到無法破解的身份驗(yàn)證系統(tǒng)。 因?yàn)殡姶挪ㄊ枪馑賯鬏?，所以很難騙過去，而過去我們使用過的其他機(jī)制都可以作假，UWB是迄今為止我們所知道的最強(qiáng)大，最“不可理解”的系統(tǒng)。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之三：手機(jī)+Tags UWB應(yīng)用場(chǎng)景之四：汽車 用于汽車連接通信、安全門禁等。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之五：5G室分網(wǎng) 由于芯片成本大幅度下降，5G室分網(wǎng)采用UWB技術(shù)提供定位服務(wù)成為可能，定位精度可一步達(dá)到全范圍厘米級(jí)。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之六：無人機(jī)、無人車、機(jī)器人 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之七：工業(yè)、行業(yè)應(yīng)用 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之八：人員管理 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之九：讓玩具活起來 UWB賦予玩具空間感知力：小熊迎接?jì)寢屜掳?、娃娃們捉迷藏，直升機(jī)大戰(zhàn)坦克群，養(yǎng)寵物要親力親為……，玩具行業(yè)將迎來一場(chǎng)革命! UWB應(yīng)用場(chǎng)景之十：共享單車 UWB可以給出共享單車的精確位置，準(zhǔn)確判斷出單車是否停進(jìn)泊位。 如果單車不在泊位，將不允許騎車人還車，或要求騎車人支付額外調(diào)車費(fèi)用后還車，共享單車亂停亂放問題可望一舉解決。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之十一：應(yīng)急救援 救援現(xiàn)場(chǎng)搭建臨時(shí)定位系統(tǒng)，救援人員精確位置隨時(shí)掌控。 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之十二：資產(chǎn)管理 UWB應(yīng)用場(chǎng)景之十三：盲人福音 厘米級(jí)的分辨力，盲人可以隨時(shí)知道自己所在的精確位置，輔以攝像頭、激光雷達(dá)、AI技術(shù)，可以實(shí)時(shí)獲得人、車等動(dòng)態(tài)障礙信息，盲人的生活質(zhì)量可望達(dá)到正常人同等水平！ UWB應(yīng)用場(chǎng)景之十四：高速ETC 現(xiàn)有ETC系統(tǒng)采用微波波束合成技術(shù)，由于不能識(shí)別出車輛前后順序，若車輛距離太近，有可能扣了后面車輛費(fèi)用卻放走了前面車輛，因此，現(xiàn)有ETC系統(tǒng)要求車輛必須拉開距離低速通過。 基于UWB的ETC系統(tǒng)，可以在200米以外按距離由近及遠(yuǎn)逐個(gè)扣費(fèi)，車輛可以200公里時(shí)速不停車通過，由于能夠精確識(shí)別車輛位置不會(huì)錯(cuò)漏，收費(fèi)站甚至可以采用廣場(chǎng)形式，不分車道迅速通過。
UWB應(yīng)用場(chǎng)景之十五：智慧城市 智能零售、監(jiān)控安防、地下管廊、停車位管理...... 總結(jié)UWB的應(yīng)用前景，用一句位置服務(wù)行業(yè)的名言作為我們的結(jié)語： 只要有了位置，剩下的，僅僅取決于人類的想象！ |
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