UWB强势来袭 无线通信技术百花齐放
无线通信技术百花齐放，蓝牙 5.2，wifi-6，nfc，cat.1，6g 星链……但毫无疑问的，随着苹果翻牌 uwb，将 uwb 技术植入到 iphone 以后，业界对于 uwb 的未来，充满了无限的期待。
2019 年 9 月 11 日，苹果发布 iphone 11，首次内置了 uwb（ultra wide band，超宽带）技术，作为新一代苹果手机的亮点功能，备受市场瞩目。
虽然 uwb 生态还处于形成初期，但毫无疑问，苹果对 uwb 寄予厚望，因为 uwb 不但可以提供短距离高速数据传输，还可以实现精确位置定位。
未来，苹果有可能借助 uwb 技术，构筑一个以 iphone 为中心的智能硬件生态，将 iphone 作为一个控制中心，实现与所有支持 uwb 的智能硬件互联互通，比如 vr 眼镜数据传输，比如智能家居控制，比如汽车控制，比如智能物品追踪等等。
苹果在电子产品领域的风潮引领地位不容小觑，如同一只点石成金的金手指，从 imac 到 ipod，从 iphone 到 iwatch，从触控大屏、指纹识别到 3d 人脸感测，无一不彰显苹果在电子产品领域的风尚标作用。
特别是苹果推出 airpods 耳机后，引发了全球 tws 耳机热潮。但 tws 耳机过于小巧，很容易丢失，也许是基于这个原因，苹果推出了 uwb，可以实现 airpods 耳机物品遗失追踪功能？
除了苹果之外，业界很多头部企业也积极参与到 uwb 产业链之中。
2019 年 8 月 1 日，恩智浦、三星、索尼、 博世、 assa abloy（门锁）、hid global（门禁）等组建了 fira 联盟，参与厂商涵盖 uwb 芯片、设备和应用解决方案商，旨在利用 uwb 技术推动用户无缝体验、形成互联互通生态。
在应用落地方面，恩智浦与大众汽车联手展示了 uwb 技术在汽车领域的应用，推出了 arteon 概念车型，内置 uwb 模块，提供包括车辆防盗保护、无感车钥匙、无感通行等方面的应用。
图片来源：nxp 官网
同时，fira 联盟会员的 logo 墙上，也出现了不少的中国面孔，小米、清研讯科、浩云科技（300448）、精位科技、oppo、唐恩科技、中电昆辰、沃旭通讯、联睿电子、四相致新恒高、中国信通院，代表着中国参与 uwb 的新势力。
按这个节奏下去，像蓝牙、wifi、gps 一样，uwb 也许很快成为大部分智能终端设备的标配。
uwb 作为一个“古老”的技术，为什么突然变得这么香？
笔者作为国内最早接触 uwb 的一批从业人员之一，起源于 wimedia 联盟的合作，那还是十几年前的事情，当时提起 uwb，主要还是短距离高速数据传输功能，没有位置定位什么事儿。
跟 wimedia 联盟的业务合作，也仅仅局限在在国内办办峰会，做一下产业推广，给一个新技术的产业发展烘托一下气氛而已。
这已经是差不多 12 年前的事情了。但实际上，追溯 uwb 技术的历史，还更长久。
uwb 技术诞生于 1960 年代，应用一直局限于军事、雷达定位及测距等方面。直到 2002 年，uwb 才获得 fcc 批准，用于民用和商用通信。
别的主流无线通信技术，说实话，都是换汤不换药，都是利用各种编解码、调制解调、信道利用等底层通信技术，达到功耗、通信距离、传输速率等参数指标之间的平衡。而且都是将数据调制加载到高频的载波上面，才能实现数据的远距离高速传输。
但 uwb 不一样。
uwb 技术是一种新型的无线通信技术，它通过对纳秒级的冲激脉冲进行直接调制，使数据传输速率具有百 mhz 至 ghz 量级的带宽。
也就是说，别的无线通信技术都需要用载波实现信号传输，而 uwb 是直接通过信号脉冲实现信号传输，每个信号脉冲时间极短，只有纳秒级，那传输带宽可不就轻轻松松达到百兆了么？
形象来说，你向张三要几块砖：
张三看了看你，不说话，直接抛过来了 100 块砖头，这是 uwb 无线超宽带。
张三看了看你，把 100 块砖打包，用小推车给你推过来了，这是主流的无线通信技术。
因此，uwb 具有抗干扰性能强、传输速率高、消耗电能小、发送功率小以及高安全性等诸多优势，但也显而易见的，靠脉冲传播，传输距离受限，只能提供十几米以内的近距离传输。
关于扔板砖的案例，主要体现了 uwb 技术的“高速数据传输”的性能，而 uwb 的另一个特性是特别适合于测距和位置定位。
测距和位置定位，二者是不可分割的。要确定位置，和标定点之间的距离是必不可少的参数之一，我们经常所说的“三点确定位置”，就是这个道理，但是这个位置定位，仅仅局限在二维空间。
uwb 通过脉冲数据，tof（time of flight，飞行时间）原理，来计算定位基站和移动设备之间的距离，进而通过多组定位基站和移动设备之间的距离，计算移动设备的空间位置（tdoa 法，time difference of arrival）。
tdoa 定位法的原理非常简单，高中数学的范畴，我们知道，如果知道了移动设备与两个基站的距离差，那么这个移动设备必然位于以这两个基站为焦点的一条双曲线上。
通过测量定位信号从定位基站传播到移动设备的时间差，进而确定距离差，由距离差可以得到一条以这两个基站为焦点的双曲线。如果能测量到多组 tdoa 值，那么便可以得到多条双曲线，多条双曲线的交点即为移动设备的估计位置。
任何一种技术都只是理论，只有付诸应用，才能真正体现其生命力。
笼统来看， uwb 性能主要体现在高速数据传输和位置定位两方面。功能主要包括设备之间数据交互、自动访问控制、位置定位服务，应用场景主要包括消费电子、ar/vr、家居、工厂、停车、精准营销、医院、v2x 等。
从 fira 联盟对 uwb 技术的应用规划来看，uwb 应用主要适用于三大场景，出入管理、位置服务和设备间交流。
图片来源：fira 官网
三大应用场景主要针对智能家居和智能办公、智慧城市、智慧交通、消费电子、新零售、消费和医疗等领域。
无障碍出入管理（hands-free access control）是利用 uwb 技术，实现出入门禁管理，当人物靠近门禁时，自动感应、识别完成解锁，替代传统需互动接触的指纹、密码的应用场景；
位置服务（location-based services）是基于 uwb 在多重路径下高穿透力的稳定传输性能， 实现室内精准定位和大数据分析；
设备互联互通（p2p applications）则主要用于设备之间的数据互联互通，如视频电话会议、自动驾驶 v2x、ar/vr 游戏、远程支付等。
从前面看到，fira 联盟中，中国企业参与度较高，已经形成了从芯片到应用解决方案的小生态，具体产业链公司包括：（如有遗漏，请后台联系增补）
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2019 年 9 月 11 日，苹果发布 iphone 11，首次内置了 uwb（ultra wide band，超宽带）技术，作为新一代苹果手机的亮点功能，备受市场瞩目。
虽然 uwb 生态还处于形成初期，但毫无疑问，苹果对 uwb 寄予厚望，因为 uwb 不但可以提供短距离高速数据传输，还可以实现精确位置定位。
未来，苹果有可能借助 uwb 技术，构筑一个以 iphone 为中心的智能硬件生态，将 iphone 作为一个控制中心，实现与所有支持 uwb 的智能硬件互联互通，比如 vr 眼镜数据传输，比如智能家居控制，比如汽车控制，比如智能物品追踪等等。
苹果在电子产品领域的风潮引领地位不容小觑，如同一只点石成金的金手指，从 imac 到 ipod，从 iphone 到 iwatch，从触控大屏、指纹识别到 3d 人脸感测，无一不彰显苹果在电子产品领域的风尚标作用。
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除了苹果之外，业界很多头部企业也积极参与到 uwb 产业链之中。
2019 年 8 月 1 日，恩智浦、三星、索尼、 博世、 assa abloy（门锁）、hid global（门禁）等组建了 fira 联盟，参与厂商涵盖 uwb 芯片、设备和应用解决方案商，旨在利用 uwb 技术推动用户无缝体验、形成互联互通生态。
在应用落地方面，恩智浦与大众汽车联手展示了 uwb 技术在汽车领域的应用，推出了 arteon 概念车型，内置 uwb 模块，提供包括车辆防盗保护、无感车钥匙、无感通行等方面的应用。
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同时，fira 联盟会员的 logo 墙上，也出现了不少的中国面孔，小米、清研讯科、浩云科技（300448）、精位科技、oppo、唐恩科技、中电昆辰、沃旭通讯、联睿电子、四相致新恒高、中国信通院，代表着中国参与 uwb 的新势力。
按这个节奏下去，像蓝牙、wifi、gps 一样，uwb 也许很快成为大部分智能终端设备的标配。
uwb 作为一个“古老”的技术，为什么突然变得这么香？
笔者作为国内最早接触 uwb 的一批从业人员之一，起源于 wimedia 联盟的合作，那还是十几年前的事情，当时提起 uwb，主要还是短距离高速数据传输功能，没有位置定位什么事儿。
跟 wimedia 联盟的业务合作，也仅仅局限在在国内办办峰会，做一下产业推广，给一个新技术的产业发展烘托一下气氛而已。
这已经是差不多 12 年前的事情了。但实际上，追溯 uwb 技术的历史，还更长久。
uwb 技术诞生于 1960 年代，应用一直局限于军事、雷达定位及测距等方面。直到 2002 年，uwb 才获得 fcc 批准，用于民用和商用通信。
别的主流无线通信技术，说实话，都是换汤不换药，都是利用各种编解码、调制解调、信道利用等底层通信技术，达到功耗、通信距离、传输速率等参数指标之间的平衡。而且都是将数据调制加载到高频的载波上面，才能实现数据的远距离高速传输。
但 uwb 不一样。
uwb 技术是一种新型的无线通信技术，它通过对纳秒级的冲激脉冲进行直接调制，使数据传输速率具有百 mhz 至 ghz 量级的带宽。
也就是说，别的无线通信技术都需要用载波实现信号传输，而 uwb 是直接通过信号脉冲实现信号传输，每个信号脉冲时间极短，只有纳秒级，那传输带宽可不就轻轻松松达到百兆了么？
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张三看了看你，不说话，直接抛过来了 100 块砖头，这是 uwb 无线超宽带。
张三看了看你，把 100 块砖打包，用小推车给你推过来了，这是主流的无线通信技术。
因此，uwb 具有抗干扰性能强、传输速率高、消耗电能小、发送功率小以及高安全性等诸多优势，但也显而易见的，靠脉冲传播，传输距离受限，只能提供十几米以内的近距离传输。
关于扔板砖的案例，主要体现了 uwb 技术的“高速数据传输”的性能，而 uwb 的另一个特性是特别适合于测距和位置定位。
测距和位置定位，二者是不可分割的。要确定位置，和标定点之间的距离是必不可少的参数之一，我们经常所说的“三点确定位置”，就是这个道理，但是这个位置定位，仅仅局限在二维空间。
uwb 通过脉冲数据，tof（time of flight，飞行时间）原理，来计算定位基站和移动设备之间的距离，进而通过多组定位基站和移动设备之间的距离，计算移动设备的空间位置（tdoa 法，time difference of arrival）。
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