電子發(fā)燒友網(wǎng)（文/李寧遠(yuǎn)）UWB技術(shù)以其優(yōu)異定位精度和無縫互聯(lián)特性逐漸在消費(fèi)電子、汽車互聯(lián)等相關(guān)領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用。從智能終端、家庭應(yīng)用到汽車應(yīng)用，UWB生態(tài)正在逐步完善。

作為室內(nèi)高精度定位技術(shù)，UWB技術(shù)發(fā)展至今稱得上足夠可靠，而且性價(jià)比高，能實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精準(zhǔn)定位的芯片技術(shù)革命。UWB技術(shù)厘米級(jí)定位帶來的豐富應(yīng)用場(chǎng)景在各類微距定位上有著十足的潛力。根據(jù)ABI Research的預(yù)測(cè)，今年UWB設(shè)備的出貨量將超五億臺(tái)，其中智能手機(jī)對(duì)UWB的推動(dòng)作用尤為突出。預(yù)計(jì)到2026年，UWB設(shè)備的出貨量將達(dá)到十億級(jí)別。

UWB技術(shù)為何能實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精準(zhǔn)定位芯片技術(shù)革命

UWB技術(shù)全稱Ultra Wide Band，是一種無線載波通信技術(shù)。UWB技術(shù)起源自60年代的脈沖通信技術(shù)，因其能夠準(zhǔn)確測(cè)量飛行時(shí)間被應(yīng)用于雷達(dá)探測(cè)。它不采用正弦載波，而是通過納秒級(jí)的窄脈沖進(jìn)行空間物體探測(cè)。利用超寬帶脈沖信號(hào)的極強(qiáng)時(shí)空分辨率，UWB芯片可以實(shí)時(shí)、高頻、快速地對(duì)物體進(jìn)行厘米級(jí)定位。

UWB技術(shù)的重點(diǎn)是信號(hào)傳播時(shí)間，和藍(lán)牙技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)用于定位的原理一樣，如藍(lán)牙5.1、Wi-Fi在往返時(shí)間上的LTE和Multi-RTT定位法。不過這些技術(shù)和UWB技術(shù)相比在定位應(yīng)用上尚處在早期階段。

UWB最大的亮點(diǎn)當(dāng)然是高定位精度，UWB的定位分單邊測(cè)距SS-TWR和雙邊測(cè)距DS-TWR，雙邊測(cè)距計(jì)算量更大但也極為精準(zhǔn)。除了這一點(diǎn)，UWB技術(shù)相較于這些傳統(tǒng)無線通信方式還有不少優(yōu)勢(shì)。由于UWB信號(hào)占用了至少500MHz的通信帶寬，且工作頻率遠(yuǎn)離2.4GHz等繁忙的窄帶通信頻段，因此UWB信號(hào)具有強(qiáng)大的抗干擾能力，同時(shí)在復(fù)雜環(huán)境中具有極強(qiáng)的抗多徑能力。這意味著持續(xù)且極短的窄脈沖可以讓UWB接收機(jī)在嘈雜的環(huán)境中也能準(zhǔn)確捕捉到UWB信號(hào)。

另一方面，新的通信協(xié)議也使得UWB在實(shí)現(xiàn)高速傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)從物理層就增強(qiáng)了安全通信能力，使用者的數(shù)據(jù)安全也有保障。相比諸如WiFi5、WiFi6、5G等較新的通信定位技術(shù)的高成本，UWB技術(shù)達(dá)到高精度的同時(shí)成本也不會(huì)成為負(fù)擔(dān)，可以說UWB技術(shù)的確實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)精準(zhǔn)定位芯片技術(shù)革命。

紐瑞芯UWB芯片的技術(shù)革命

UWB芯片想要實(shí)現(xiàn)定位高精度，大帶寬和高采樣率是最基礎(chǔ)的。就目前的UWB技術(shù)定位精度來看，能夠達(dá)到10厘米的精度已經(jīng)是不錯(cuò)的表現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)UWB設(shè)備能實(shí)現(xiàn)10厘米左右的定位精度就已經(jīng)可以被接受。相較之下一些主流的歐美UWB芯片廠商及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室可以將UWB定位實(shí)現(xiàn)3厘米以內(nèi)的精度。



根據(jù)紐瑞芯科技總經(jīng)理兼首席技術(shù)官陳振騏在紐瑞芯UWB新品發(fā)布會(huì)上的介紹，“紐瑞芯的芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1厘米精度”。之所以能實(shí)現(xiàn)如此高的精度，從最基礎(chǔ)的帶寬和采樣速率來看帶寬并沒有差太多，采樣頻率則有著革命性的提升，紐瑞芯在發(fā)布會(huì)上推出的UWB芯片已經(jīng)達(dá)到了4GHz的采樣速率，超過了主流歐美UWB芯片的1GHz速率，在不使用業(yè)界常用的卡爾曼濾波的情況下已經(jīng)能將定位精度拉到1厘米級(jí)別。從發(fā)布會(huì)提供的實(shí)測(cè)視頻來看，由于沒有采用卡爾曼濾波，整個(gè)測(cè)量的反應(yīng)速度也非常快，在0.11s以內(nèi)。



精度革命之后，UWB芯片在測(cè)量范圍以及多徑效應(yīng)上是否也同樣做了革新呢？測(cè)量范圍的覆蓋直接影響到產(chǎn)品使用場(chǎng)景，而多徑效應(yīng)也直接關(guān)系到信號(hào)是否失真。UWB的脈沖信號(hào)相較于連續(xù)信號(hào)受多徑效應(yīng)影響上會(huì)稍微好一些，加之紐瑞芯基于在多徑信道模型上的技術(shù)積累和算法優(yōu)化，進(jìn)一步緩解了多徑效應(yīng)的干擾。



在實(shí)測(cè)場(chǎng)景中，紐瑞芯UWB產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)100米以上的測(cè)距范圍。這得益于紐瑞芯在射頻技術(shù)上的創(chuàng)新，發(fā)射功率得以提升，同樣在接收靈敏度上相較于歐美主流也提升了3dB，拓寬了大概40%的信號(hào)覆蓋距離。

紐瑞芯在UWB技術(shù)上的革新很好地體現(xiàn)了發(fā)布會(huì)的主題——萬物知位，向由芯生，技術(shù)革新帶來更好的定位體驗(yàn)。

寫在最后

隨著技術(shù)不斷改進(jìn)，下一代UWB正在尋求替代編碼，前導(dǎo)方案以及調(diào)制方案的辦法，繼續(xù)拓展UWB頻譜在準(zhǔn)確度、可靠性上的能力。作為被譽(yù)為最佳室內(nèi)微距定位的UWB技術(shù)，未來會(huì)有更多的應(yīng)用場(chǎng)景涌現(xiàn)，“萬物知位”的未來值得期待。