uwb定位技术原理，深度解析UWB技术

很多朋友对uwb定位技术原理，深度解析UWB技术不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

日前，随着苹果AirTag的发布，UWB技术在市场上受到了新一轮的关注。事实上，早在iPhone 11发布时，苹果就宣布将为所有手机配备支持UWB技术的U1芯片。苹果曾表示，U1芯片将显著提高苹果iPhone的空间意识。通过Airdrop应用，苹果还展示了基于UWB技术的快速文件共享。通过这个版本，让我们了解更多关于UWB技术的知识。定位技术的选择

说到定位，相信大家都不陌生。我们经常使用百度地图等app，有定位导航服务。位置服务帮助我们掌握位置信息，指明方向，增加我们的安全感和控制感，给我们的工作和生活带来极大的便利。那么，UWB技术和我们现在普遍使用的定位技术有什么区别呢？最常用的定位技术是卫星定位。

卫星定位是一种利用人造地球卫星测量点的技术。它的特点非常明显，就是精度高、速度快、成本低。众所周知的GPS和北斗都属于全球导航卫星系统(GNSS)，可以提供卫星定位服务。(延伸阅读：北斗背后的GNSS技术是什么？)

为了更好地消除误差，提高响应速度，GNSS将引入一些天基或陆基辅助手段。GNSS结合辅助手段也称为A-GNSS。A means Assisted，即目前常用的“辅助”A-GNSS，通过陆基移动通信网络传输增强修正数据，提供辅助信息，以加强和加速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。全球导航卫星系统体系结构

GNSS和A-GNSS都有一个明显的缺点，就是无法实现室内定位。原因很明显，卫星信号会被建筑物遮挡。但随着时代的发展，室内定位的业务场景越来越多，用户对室内定位的需求也越来越强烈。比如地下车库导航，商场找店铺或者同伴，甚至孩子失物招领。

于是，有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，满足用户需求，赚点小千千。替代技术包括Wi-Fi、蓝牙、UWB等。什么是UWBWi-Fi和蓝牙？大家都很熟悉他们。什么是UWB？UWB是超宽带，超宽带技术。它源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。

懂通信的同学都知道，一般的通信系统都是用高频载波调制窄带信号，通信信号实际占用的带宽并不高。与传统通信技术不同，UWB通过发送和接收纳秒或微秒级的极窄脉冲来实现无线传输。由于脉冲时间宽度极短，所以在频谱上可以实现超宽带：使用的带宽在500MHz以上。

FCC(美国联邦通信委员会)为UWB分配了3.1 GHz到10.6 GHz共7.5 GHz频段，并且对其辐射功率也做了比FCC Part15.209更严格的限制，限制在-41.3dBm频段。简而言之，该技术通过超大带宽和低传输功率，实现了低功耗水平下的快速数据传输。由于UWB脉冲的时间宽度极短，因此也可以用高精度的定时来测量距离。与Wi-Fi和蓝牙定位技术相比，UWB具有以下优势：

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率(成正比)。UWB具有很宽的带宽和很强的多径分辨能力，可以分辨和消除大部分多径干扰信号的影响，得到高精度的定位结果。UWB在距离分辨率上可以高于其他传统系统，在复杂环境下精度甚至可以达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的100倍以上。

2、高时间戳精度的宽带脉冲信号的带宽在纳秒级。通过计时计算位置时，引入的误差通常小于几厘米。

3、电磁兼容性强的UWB发射功率低，信号带宽宽，可以很好的隐藏在其他类型的信号和环境噪声中。传统接收机无法识别和接收，必须采用与发射机一致的扩频码脉冲序列进行解调，因此不会干扰其他通信业务，也可以避免其他通信设备的干扰。

4、高能效UWB的射频带宽超过500MHz，可以提供很大的扩频增益，使UWB通信系统更加节能。这意味着，对于电池供电的设备，系统的工作时间可以大大延长，或者在相同发射功率限制下，覆盖面积远大于传统技术。通常在短距离应用中，UWB发射机的发射功率一般低于1mw；在长距离应用中，不需要额外的功放就可以达到200米的距离，同时可以达到6.8Mbps的空速。

基于以上技术优势，UWB可以形成高精度的室内定位系统。UWB与其他定位技术的比较目前常用的UWB测距方法有三种，分别是：(1)TOF(飞行时间):通过测量UWB信号在基站和标签之间飞行的时间来实现测距。(2)TDOA(到达时间差):通过使用从标签到各种基站的UWB信号的到达时间差来执行定位。

(3) PDOA(到达相位差):通过到达角来测量基站和标签之间的方位关系。限于篇幅，以后再详细介绍UWB的算法原理。UWB的产业化发展是在2002年之前，UWB广泛应用于军事领域。2002年，FCC(美国联邦通信委员会)对UWB功率进行了如上所述的严格限制，随后解除了对UWB技术的禁令，允许其进入民用领域。

此后，UWB技术进入快速发展期，各种技术方案也围绕UWB国际标准的制定展开了激烈的竞争。2007年，IEEE在802.15.4a标准中规范了UWB技术。经过近十年的发展，超宽带的标准在不断提高。说到UWB的产业链，就不得不提被Qorvo收购的Decawave。

Decawave是目前已知唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片厂商。他们提供低价芯片出售，零售价几美元。芯片型号为DW1000，符合IEEE 802.15.4-2011 UWB标准协议(理想情况下最大可测量范围为300m)。

此前，苹果产品发布会后，基于Decawave芯片DW1000的定位厂商INTRANAV发了两条推文，声称其套件支持与iPhone11的互操作，Decawave也转发了该推文。这表明苹果U1很可能支持IEEE 802.15.4。其他从事超宽带技术研究的国际厂商还有Ubisense和BeSpoon。这些供应商已经使用了他们自己的UWB解决方案，通常是以模块套件的形式，但是没有一个支持IEEE 802.15.4。

要实现更好的空间感知，需要应用生态学的支持。为了构建整个应用生态，不同厂商需要实现互操作和兼容。可以预测，未来所有厂商的设备都将支持IEEE 802.15.4标准。结语目前除了苹果和小米，三星也非常看好UWB技术，认为它会成为下一代可以改变游戏规则的无线通信技术之一。

这些一线厂商的支持，相信会对UWB技术产生全面的推动作用。UWB的大规模商用进程有望进一步加快。UWB上下游产业链的成熟速度也将加快。

众所周知，我们正在加速走向万物互联时代。虽然5G现在很流行，但它不能带走所有的IOT场景。以Wi-Fi6、蓝牙、UWB为代表的短距离通信技术仍有很大的发展空间和市场机会。这些技术可以根据自身特点与细分的物联网场景紧密结合，为用户提供更好的服务体验。UWB能否不负众望，全面爆发？让我们拭目以待！林恩

以上知识分享希望能够帮助到大家！