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。
