UWB技术研究报告：迎来规模化商用（22页）

行业报告下载 2019年10月08日 06:34 管理员

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。