苹果去年9月发布iPhone 11，该机型首次内置了UWB（Ultra Wide Band，超宽带）技术，彻底点燃了UWB技术市场。UWB这项隐姓埋名多年的技术，终于迎来它生机勃勃的春天。
与Wi-Fi、5G这些家喻户晓的技术词汇相比，若非行业人士，估计很少有人对UWB有所耳闻，UWB到底为何许人？它过去在干什么？为什么突然火了？物联网时代下的碎片化应用场景，UWB技术能激发怎样的场景想象，撬动怎样的市场规模？
不一样的UWB
UWB技术的历史“悠久”，1960年代就诞生了，但同其他无线通信技术相比，它很特别，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。
高速的数据传输。其他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。
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，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。
特别适合测距和位置定位。与众所周知的4G、5G、WIFI等用于通信领域的技术相比，UWB的主要用途并不在于通信，其技术特点非常适合应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的“厘米级”定位精度。在iPhone11中，苹果将UWB定义为“客厅内的GPS”。
什么样的定位技术有潜力？
我们都知道，时间与空间是物理世界两个最基础的维度。时间采集的解决方案已非常成熟，而空间位置的采集，因受限于技术实现与成本的因素，一直是整个行业突破的重点方向。
定位类技术有很多，可分为室外定位与室内定位。室外定位技术主要依托于卫星定位技术（GNSS），包括GPS、北斗、伽利略、GLONASS这四大卫星定位系统，此外还有差分定位技术、A-GPS定位，以及电信运营商的基站蜂窝网定位技术。而室内的定位技术种类就更多，如蓝牙、wifi、zigbee、UWB、有源RFID、惯导、地磁等。那么，什么样的定位技术能激发更富想象力的应用场景，更受市场的青睐？
定位的精度越高越好：精度是评判一项定位技术最“硬核”的指标，对于追求高精度的企业用户来说，只有当定位的精度足够高之后，才能使产品具有更强的市场竞争力。
定位的空间范围越大越好：定位技术空间的覆盖范围越广，也就意味着可以采集更多的定位数据，可以适用更多的应用领域，这也是当前室内外定位技术结合成为行业热点的原因。
定位的稳定性越高越高：稳定性是定位技术另外一个重要的指标，尤其是当前企业级的应用当中，对于稳定性的优先级考虑会非常的高。
UWB定位技术的三种模式
UWB定位模式主要有三种：TOA（到达时间）、TDOA（到达时间差）、AOA（到达角度或称为DOA估计），以及这三种模式的混合技术。
TOA定位通过分别测量移动终端与三个或更多基站之间信号的传播时间来定位，它采用了圆周定位。
基于TOA的方法依靠移动终端（待定位点）和多个基站间信号的传输时延，得到移动终端与基站间的估计距离，以基站为圆心画多个圆，这些圆的交点理论上就是移动终端的位置。这种基于TOA的方法要基站在时间上精确同步，但实际中由于多径干扰、噪声干扰，圆不会相交于一点，而是一个区域。
TDOA定位基于到达时间差定位，系统中需要有精确时间同步功能。时间同步有两种，一种是通过有线做时间同步，有线时间同步可以控制在0.1ns 以内，同步精度非常高，但网络实现及运维成本高；另一种是通过无线做时间同步，采用无线同步一般可以达到0.25ns，精度稍逊于有线时间同步，但其系统较有线时间同步简单，定位基站只需要供电，数据回传可以采用WiFi、Zigbee 等方式，有效降低了成本。基站时间同步之后，标签发送一个广播报文，基站收到之后，标记接收到此报文的时间戳，将内容发送到计算服务器，计算服务器更加其他基站的定位报文的时间戳，计算出被定为目标的位置。
AOA 定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度，通常不单独使用。
混合定位技术就是混合使用上述的两种或三种定位技术，比如TOA-TDOA、TOA-AOA、TDOA-AOA等，通过检测并提取相关的定位参数，用于定位解算。混合定位技术可以运用多种定位参数实现定位，综合不同定位技术的特点，在各种定位技术的特性中取长补短，让最终的定位性能得到优化。
早在10多年前，UWB的定位精度就可达到厘米级，而同年代的GPS定位精度，只能在10米以上，且无法在室内使用，其他无线技术定位精度与UWB比，更是望其项背。
UWB，守得云开见月明
1960年代，人们首次开发出UWB，应用一直局限于军事、雷达定位及测距等方面。后来，该技术经过调整，用作正交频分复用（OFDM）技术，并在IEEE.15.3中标准化为速度高达480 Mbps的超高数据速率传输技术。在这个方面，UWB与Wi-Fi产生了直接竞争，但Wi-Fi很快让UWB的数据传输功能相形见绌。UWB在数据传输应用中败走麦城。
直到2002年，UWB才获得FCC批准，用于民用和商用通信。虽然应用成本趋高，凭借超高的定位精度，UWB在to B和to G类场景中一直有高契合度的应用市场，比如在政策推动下强制管理与高安全需求的场景，像司法监狱系统、电厂/变电站、石油化工、智能制造、隧道管廊/地下矿井、建筑施工等高危环境的人员管理 ；另一类是需要精准物料管理提升经济效益的仓储物流等。这类企业级应用具有较高利润，市场高度垂直，随工业4.0的推进，逐步进入高速发展期，未来也将迎来“规模化经济”时代。
2019年苹果手机集成UWB，好似灭霸的响指，手机成为开启UWB 消费级市场的金钥匙。借助UWB技术，构筑一个以iPhone为中心的智能硬件生态，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，智能家居控制，汽车控制，智能物品追踪等等。消费类应用因此蓄势待发。
正是看到了移动互联网和智能生活方式的海量碎片化物联网场景即将让UWB应用爆发，业界开始沸腾起来。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。
2020年1月，Qorvo收购了UWB 技术的行业先驱Decawave，以加强在UWB RF 解决方案（包括射频、前端和模块）的技术实力，拓展所需的市场规模。
2020年7月，意法半导体收购UWB技术专业设计公司BeSpoon，同样也是看到了UWB引发下一次物联网产品和创新应用浪潮的巨大潜力。
UWB，升级智能互联生活体验
与现有的Wi-Fi、蓝牙与GPS等无线技术相比，UWB精确、安全的实时定位技术具有更强的功能。UWB能够实时处理环境信息，如超宽带锚的位置及移动、与其他设备间的距离。在智能互联的新时代，UWB必将会推动一系列激动人心的新应用的开发。
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，在智能家居和智能办公、智慧城市、智慧交通、消费电子、新零售、消费和医疗等领域大有用武之地。
在与高精度传感器和人工智能相结合之后，UWB将带来更多优势。
免接触出入管理：安装在车门、仓库入口、会议室或大门上的UWB功能门锁可以检测人的接近，并在足够靠近时自动解锁。无需插入实际钥匙、输入个人识别码、轻触卡片或从口袋里掏出手机。门锁可以识别是从建筑物的内部还是外部接近，并做出相应的响应；当离开门时，它可以自动重新上锁。UWB还可以安全地分享访问凭据。强大的抗中继攻击的能力，使UWB门锁提供更高的安全和可靠性。
精确到厘米级的物品追踪：大家都弄丢过钥匙、遥控器和小工具，然后花更多时间来寻找它们非常头疼。支持UWB的物体可以被立即精确定位、在房屋的数字地图上突出显示并在几秒钟内找到。在巨大的停车场中找不到自己的汽车？通过UWB即时导航来了解停车位置，也不会再迷路了。
轻松从人群中找到想找的人：与某人约定在机场见面？需要在一排汽车中找到自己的拼车司机？想知道朋友坐在哪个咖啡桌旁？使用UWB进行安全的设备到设备通信可以快速找到自己朋友的确切位置。
享受自己独有的智能家居体验：在家里，支持UWB的传感器可以响应主人的运动，在进入房间时打开灯光和扬声器，并在离开时再次关闭。这些设置都由主人自己设定，轻松享受在家中的放松时光，同时还可以节省能源，无需触摸按钮或按下开关。
成为自己的向导：UWB将定位服务带入室内，因此在新建购物中心里轻松找到最喜欢的咖啡馆、在参观美术馆时不会迷路，在搭乘飞机时直接到达自己的登机口。
UWB技术诞生至今，历经60余年，如今被市场青睐，终于守得云开见月明，在智能时代的潮涌中，将会撬动千亿级高精度定位市场。
