UWB技术研究报告：迎来规模化商用（22页）

WiFi、蓝牙、NFC 等是个人局域网通信的几种重要方式。基于传输速度、距离、耗电量、安全性、 价格或者用户特殊的需求等方面，这几种技术在不同的场合有着各自的优势。比如：WiFi 传输距 离远，价格便宜，因此被广泛被使用，但是 WiFi 也存在着安全性性能不高、传输速率偏慢的缺点； NFC 对数据有着较高的安全保护，因此被用在支付相关的应用，但是传输距离较短。相比其他几 种个人局域网的通信方式，UWB 技术最大的特点是传输速率快（110Mb/s）、安全性能高、功耗 低，但是传输距离有限，因此 UWB 适合应用在小范围、高分辨率的图像和视频的无线个人局域网。日本著名话筒厂商铁三角公司从 2008 年开始就致力于 UWB 技术的开发，推出了 SpectraPulse UWB 无线麦克风系统，这款产品能绕过日益拥挤的射频环境，另外，其安全程度是以前商业无线 麦克风从未达到的高度，是公司会议、审判、政府和商业活动的理想选择。近些年，随着市场需求 的增加，铁三角公司又专门成立了一个子公司 Alteros，专注于高级的技术解决方案来帮助解决用 于现场音频制作、广电、体育赛事、剧场等场景下日益变窄的频谱的一系列问题，其立足的核心就 是 UWB 无线传输，Alteros 开发了 GTX 系列产品，包括麦克风、发射器、接收器、控制器等。GTX 产品传输每个脉搏都非常短，持续时间只有 2.5 纳秒，因为这意味着系统几乎总是处于“关闭”状 态。系统只有 1.2%的时间处于打开状态（即发送信号），其余 98.8%的时间处于关闭状态。由于 这个非常短的占空比，GTX24 发射机信号对周围设备不可见，既能提高安全性能，同时更节能。

商业和消费端室内定位需求强烈。空间定位技术分为室外和室内定位技术。室外定位主要是基于卫 星定位技术，主要包括 GPS、北斗、伽利略、GLONASS 这四大卫星定位系统。随着现代化建筑 规模越来越大、地下建设越来越频繁、工厂安全和高效生产的需求越来越高、以及基于物联网和大 数据分析的需求，室内定位技术需求越来越来多，而传统的卫星信号会受到建筑物的干扰，因此“最 后一公里”定位技术迎来巨大机遇。多种室内定位技术快速发展，如蓝牙、wifi、有源 RFID、UWB 等，商业级室内定位已经进入快速发展期，而消费级定位也已经进入导入期。WiFi 定位开始于 2010 年前后，首先应用于定位标签的人员监控。2013 年，基于手机的 WiFi 探测 等应用也崭露头角。目前，WiFi 定位是比较流行的一种室内定位技术，其定位方法是基于信号强 度的传播模型法等，适用于米级定位精度的一些场景，如：对人/车的定位导航，医疗机构、商场、 主题公园等。华为、Google、Cisco、Motorola 等公司是商业 Wi-Fi 米级定位解决方案的主要参与 者。 蓝牙定位开始于 2014 年左右，也是首先开始于监控定位领域。2017 年 7 月，蓝牙 mesh 正式推 出，在一年半的时间里，已经有超过 105 种具有蓝牙 mesh 网络功能的产品获得认证，其中包含 芯片、协议栈、模组及终端产品供应商等。全新蓝牙 5.1 标准新增了寻向功能，可帮助设备明确蓝 牙信号的方向，实现更高精度的定位。蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系 统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。另外，蓝牙定位范围较短，一般只有 10m 左右，不适合空 旷的场合。Nokia 推出的 HAIP 和苹果公司推出的 iBeacon 都是基于蓝牙定位技术的解决方案，但 尚没有大规模推广。

相比 WiFi 和蓝牙定位技术，UWB 具备以下优势： 1）定位精度高：带宽决定了信号距离的分辨能力（成正比关系）。超宽带的带宽很宽，这给超宽 带系统带来了一个优势，即它可以在距离分辨能力上高于其他传统系统，而分辨能力的精度在特定 条件下是传统系统的百倍以上。超宽带脉冲信号的宽带在纳秒级，定位精确度通常小于几厘米。 2）安全性高：UWB 的发射功率低，信号能够很好地隐蔽在其他类型信号和环境噪声之中，传统的 接收机无法识别和接收，必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调，系统具有较强的 系统安全性。 3）系统稳定性和抗干扰能力强：从射频机制层面来说，UWB 发射的脉冲波抗干扰能力就比连续 的电磁波强，并且 UWB 工作的频段在 3GHz-10GHz，相比 2.4G 频段的无线定位技术，外界的干 扰信号也少很多。 4）传输速率高：信道容量与带宽成正比，UWB 具备较宽的带宽，具备较高的传输速率高。 5）功耗较低：超宽带无线电具有的 1GHz 以上的射频带宽，发射时需要的平均功率很低。特别是 在短距离通信应用中，UWB 发射机的发射功率普遍低于 1mW；较低的发射功率可以延长系统的 工作时间，而且发射功率较低，对人体的电磁波辐射也会很小。