智能车间、智慧仓储等作业场所，都对高精度定位技术有着迫切的需求。超声波和激光定位技术拥有着不错的定位精度，但由于此二者应用场景单一，不适合民用领域的推广。

WiFi定位技术使用较多，但定位精度只是在3m以内，且需要建立指纹数据库，工作复杂度较高。蜂窝网络定位技术的优点是覆盖率较高，但其抗干扰能力较差，因此其定位的可靠性受到影响。超宽带技术(Ultra-Wideband,UWB)作为近年来的新兴通信技术，以其定位精准、功耗低和抗多径能力强等优点，成为室内定位方案的热门选择。

一、UWB技术的发展历程

首先，超宽带技术并不是大家所以为的近几年发明的新技术，恰恰相反，超宽带技术其实是一项人类最早的无线通信方式，回溯超宽带技术的发展历史，千年前中国人利用点燃长城上的峰火台对外族入侵的时间和位置，进行了烽火之间的信息传递。

1880年，意大利人马可尼利用火花隙发射器，成功在大西洋上进行了人类第一次无线电传递。火花隙实际上就是一种带宽很宽的极窄脉冲，这也是人类真正现代意义上最早出现的超宽带技术。

超宽带，顾名思义，了解通信知识的朋友都知道，一般的通信体制都会利用一个高频载波来调制一个窄带信号，通信信号的实际占用带宽并不高。而超宽带不同于传统的通信技术，使用的是最简单粗暴的纳秒级非正弦波的极窄脉冲来传输和接收信息和数据。

从频域和时域的角度，传统的超宽带可以理解为是单纯的时域信号处理，不需要射频电路中的本振、差分等射频模块。我打个简单的比喻，4G、5G和Wifi信号就像是在念文言文，几个字就可以表达非常丰富的信息。

而超宽带技术，则更像是原始部落的早期语言，需要很长一段话才能表达一个简单的意思，但是它也更直接，信息更明确。所以UWB、Wifi和5G本质上是两种完全不同的无线通信手段。

简单形容信息和我们说话是一样的，无非是三个维度，你是谁，你在哪里，你要干什么。这就是所谓的数据信息、身份信息，以及位置信息。在早期传递数据（干什么）方向上，超宽带技术其实也是有商业化实践的。

早在2003年wifi技术还是一项比较新的技术时，美国WiQuest公司就一直在尝试，OFDM无线电架构下的高速UWB传输技术，在IEEE 802.15.3a的标准下WiQuest的基带产品，当时已经实现了8到10米内、4百兆文件的传输。但是由于UWB接收器RF结构太过于复杂，加上芯片组的成本过高，市场落地一直没有推开。

更致命的是，随着wifi联盟，在2006年802.11n标准的正式亮相利用MIMO技术，实现了6百兆的数据传输，也间接宣告了高速UWB传输无线技术方案的失败。

二、超宽带室内定位技术

超宽带室内定位过程中由UWB发射的信号，经过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声搅扰，得到含有用信息的信号，再经过中央处理单元进行测距定位计算分析。

定位基站可以通过接收标签中发出的UWB信号，采用信号到达时间差测量技术，来确定标签的位置，并将有关数据传输至同步控制器及定位引擎软件。

UWB高精度定位通过车间超/缺员报警、实时位置查询、电子围栏、超时滞留/静止报警等功能，可实现厂区安全区域管控；通过巡检管理、脱岗/串岗报警，可实现厂区工作人员工作考核管理。

高精度UWB室内定位由定位设备、定位引擎和运用软件构成，经过算法完成三维定位，定位精度高，定位标签容量大。运用软件支持PC端和移动端访问，并供给方位实时显示、轨迹回放、人员考勤、电子围栏、行为剖析等功能。

同时系统还可联动各类现场传感器、视频监控、报警系统、智能化二道门，可实现化工精细化安全管理和生产过程管控。进行无卡检测、多卡检测、替卡检测；矿井人员定位系统可对井下人员、车辆进行实时位置跟踪，全面掌握井下人员、车辆的活动轨迹。

在室内定位领域，能够做到厘米级高精度定位的技术，分布在房间内的多个接收端同时接收到发射端发射的电磁波信号，定位精度可达厘米级，基本上满足了绝大部分室内人员定位场景对高精度定位的需求。

对室内仓库、室外仓库、办公楼走廊和楼梯的实际情况进行定位单元的有效布置，并将其连成一个整体的无缝定位网络，确保每个地点都能实现高精度的三维定位，包括每个仓库， 定位单元、室内外之间能实现高精度的无缝定位。

三、UWB的技术特点

2004年，IEEE推进的802.15.4a工作组也决定将超宽带技术的关注点，转向到了高精度定位方向。最近2020年推出的802.15.4z标准，则是增强了关键fobs和安全性方面的标准。从整个超宽带技术的发展过程，我这里画个图，大家就能比较清楚的知道，超宽带技术的定位和特点了，其实是非常鲜明的，优势有三点：

极窄脉冲天然具有高时间分辨率、多径分辨率的特点，相对于蓝牙5.1AOA定位、wifi的定位，在定位精度这一项上是有很大的优势。

由于需要物理标签，同时信号宽，所以安全性很强。

超宽带具有较大的处理增益，所以抗干扰能力天生也比较强。

说完这三点优势，同时超宽带系统的劣势也很突出：

即使是用TDOA方法来测量，还是需要搭配基站、标签，应用系统来实现，总体上搭建成本依然比较高。

为了避免通讯干扰，目前我国UWB工作于6~9GHz的超高频段，同时设备功率通常需要低于一定的门限，所以信号的绕射性和穿透性都不会好，理论上仅适合于简单的室内场景。

在过去超宽带技术一直是无线USB，包括高速无线局域网，可行的替代方案，但是如今在Wifi 6E如此成熟的背景下，包括我之前也给大家出过视频，介绍过下阶段的Wifi 7技术，理论上超宽带技术在高速数据上的商用价值其实是非常低的。所以超宽带技术目前比较适合，且仅适合在低速传输，近距离下的安全及精准定位方向上的应用。

四、UWB应用场景

UWB定位可广泛应用于智慧工厂、物流仓储、智慧楼宇、智慧园区、建筑施工、数字机房、港口机场、电力能源、公检法等场景，能深度参与到生产、运输、监管、安全等核心环节中，助力B端客户高效运营和安全生产，实现降本增效。

采用UWB室内定位技术，我们可以精确定位巡检人员的位置，实时掌控巡检人员的动态进行有效的管理。UWB定位依托在移动通信、雷达、微波电路、云计算与大数据处理等专业领域技术支持，具有高精度、高动态、高容量、低功耗的优点。

应用场景包括：化工厂人员定位、监狱犯人定位、养老院定位、施工人员定位、隧道人员定位、室内管廊定位、 车辆定位、物资定位、仓储定位等。

五、关于超宽带技术的一些展望

首先第一个观点，围绕手机来搭建生态绝对不是超宽带的未来，也很难有未来。由于需要以手机为极坐标，手机内部就需要配备两跟天线，而手机的内部空间其实是非常宝贵的。

为了UWB的实现，成本和设计难度都要大大的提高。目前即使强如苹果依然需要蓝牙来做检测，理想的定位距离也只在30米内。实际上如果你把AirTag扔到附近没有iPhone的地方，它的定位就将失去作用。同时随着高通、华为海思的入局，UWB即使有发展，也会和蓝牙、Wifi一样集成到SoC中去，不会在手机上以外挂的形式出现。

第二个观点，UWB超宽带技术目前依然还缺乏现象级的应用，来推动这项技术的真正爆发，目前超宽带技术的三大应用场景，安全门禁、物品定位以及设备互联。比如汽车钥匙、AR游戏、室内导航，无人机配送、智慧医疗、安全门禁，等等。目前还没有一项真正的爆点应用来拉动大的需求。

第三个观点，成本和生态，依然是超宽带技术目前很难逾越的鸿沟，现在市场上的超宽带产品绝大多数配的都是，Decawave的DW1000系列芯片，采用的还是早期的802.15.4A协议，而像配备加密功能的4Z芯片方案，价格又高得离谱。

第四个观点，目前市面上的UWB产品还仅能在小空间环境发挥，精准定位的明显优势，一到机场、户外、大房间等有障碍物的复杂场景，基本上和wifi都拉不开差距。

文章来源：飞睿科技，白呀白Talk，小华侃科技