電子發燒友網（文/李寧遠）UWB技術以其優異定位精度和無縫互聯特性逐漸在消費電子、汽車互聯等相關領域開始廣泛應用。從智能終端、家庭應用到汽車應用，UWB生態正在逐步完善。

作為室內高精度定位技術，UWB技術發展至今稱得上足夠可靠，而且性價比高，能實現厘米級精準定位的芯片技術革命。UWB技術厘米級定位帶來的豐富應用場景在各類微距定位上有著十足的潛力。根據ABI Research的預測，今年UWB設備的出貨量將超五億臺，其中智能手機對UWB的推動作用尤為突出。預計到2026年，UWB設備的出貨量將達到十億級別。

UWB技術為何能實現厘米級精準定位芯片技術革命

UWB技術全稱Ultra Wide Band，是一種無線載波通信技術。UWB技術起源自60年代的脈沖通信技術，因其能夠準確測量飛行時間被應用于雷達探測。它不采用正弦載波，而是通過納秒級的窄脈沖進行空間物體探測。利用超寬帶脈沖信號的極強時空分辨率，UWB芯片可以實時、高頻、快速地對物體進行厘米級定位。

UWB技術的重點是信號傳播時間，和藍牙技術、Wi-Fi技術用于定位的原理一樣，如藍牙5.1、Wi-Fi在往返時間上的LTE和Multi-RTT定位法。不過這些技術和UWB技術相比在定位應用上尚處在早期階段。

UWB最大的亮點當然是高定位精度，UWB的定位分單邊測距SS-TWR和雙邊測距DS-TWR，雙邊測距計算量更大但也極為精準。除了這一點，UWB技術相較于這些傳統無線通信方式還有不少優勢。由于UWB信號占用了至少500MHz的通信帶寬，且工作頻率遠離2.4GHz等繁忙的窄帶通信頻段，因此UWB信號具有強大的抗干擾能力，同時在復雜環境中具有極強的抗多徑能力。這意味著持續且極短的窄脈沖可以讓UWB接收機在嘈雜的環境中也能準確捕捉到UWB信號。

另一方面，新的通信協議也使得UWB在實現高速傳輸數據的同時從物理層就增強了安全通信能力，使用者的數據安全也有保障。相比諸如WiFi5、WiFi6、5G等較新的通信定位技術的高成本，UWB技術達到高精度的同時成本也不會成為負擔，可以說UWB技術的確實現了厘米級精準定位芯片技術革命。

紐瑞芯UWB芯片的技術革命

UWB芯片想要實現定位高精度，大帶寬和高采樣率是最基礎的。就目前的UWB技術定位精度來看，能夠達到10厘米的精度已經是不錯的表現，目前國內市場UWB設備能實現10厘米左右的定位精度就已經可以被接受。相較之下一些主流的歐美UWB芯片廠商及相關實驗室可以將UWB定位實現3厘米以內的精度。



根據紐瑞芯科技總經理兼首席技術官陳振騏在紐瑞芯UWB新品發布會上的介紹，“紐瑞芯的芯片已經實現了1厘米精度”。之所以能實現如此高的精度，從最基礎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，紐瑞芯在發布會上推出的UWB芯片已經達到了4GHz的采樣速率，超過了主流歐美UWB芯片的1GHz速率，在不使用業界常用的卡爾曼濾波的情況下已經能將定位精度拉到1厘米級別。從發布會提供的實測視頻來看，由于沒有采用卡爾曼濾波，整個測量的反應速度也非常快，在0.11s以內。



精度革命之后，UWB芯片在測量范圍以及多徑效應上是否也同樣做了革新呢？測量范圍的覆蓋直接影響到產品使用場景，而多徑效應也直接關系到信號是否失真。UWB的脈沖信號相較于連續信號受多徑效應影響上會稍微好一些，加之紐瑞芯基于在多徑信道模型上的技術積累和算法優化，進一步緩解了多徑效應的干擾。



在實測場景中，紐瑞芯UWB產品可以實現100米以上的測距范圍。這得益于紐瑞芯在射頻技術上的創新，發射功率得以提升，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%的信號覆蓋距離。

紐瑞芯在UWB技術上的革新很好地體現了發布會的主題——萬物知位，向由芯生，技術革新帶來更好的定位體驗。

寫在最后

隨著技術不斷改進，下一代UWB正在尋求替代編碼，前導方案以及調制方案的辦法，繼續拓展UWB頻譜在準確度、可靠性上的能力。作為被譽為最佳室內微距定位的UWB技術，未來會有更多的應用場景涌現，“萬物知位”的未來值得期待。