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|「芯视野」苹果三星小米纷纷押宝，UWB无线连接新变革（上）( 二 )


正是由于后续的标准制定更新 ， UWB对应的市场也有所变化 ， 从而开拓和找准自己的应用领域 。 从功能来看 ， UWB有通讯连接和精准测距定位两项 ， 而后者会是UWB的杀手锏 。
据一名从事UWB技术研发的人员介绍：“UWB技术有着厘米级的定位精度,这在室内密闭以及小范围的空间非常有用 ， 这是目前WiFi和蓝牙等主流无线技术所不具备的能力 。 基于AOA模式的UWB定位技术方案很便捷,也不需要再额外地铺设基站,非常适用于消费级应用领域 。 ”
室内环境下 ， 卫星信号会被严重干扰 ， 因此GPS或北斗等卫星定位方法是不可行的 。 因此在室内或者相对密闭的空间下 ， 其需要一套室内的定位体系 ， 常见的室内无线定位技术还有：Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波 ， 而UWB会是里面的佼佼者 。
“UWB技术区别于现存的窄带宽通信系统 ， 拥有500MHz超大带宽来传输信息 ， 将定位精度提高至厘米级别 。 得益于UWB的超宽带和窄脉冲特性 ， 空间中极难被拦截 。 ”该名UWB技术研发人员补充 。
UWB定位的基本原理是飞行时间测算ToF（Time of Flight） ， 这里又有两种方式 ， 一种是Single Sided ， 一种是更精确的Double Sided 。 为了实现始终同步 ， ToF测距方法采用了时钟偏移量解决时钟同步问题 。 由于ToF测距方法的测距精度容易受两端节点中的时钟偏移量的影响 ， 为了减少此类错误的影响 ， 其采用反向测量方法 ， 即远程节点发送数据包 ， 本地节点接收数据包 ， 并自动响应 。 通过平均正向和反向多次测量的平均值 ， 减少对任何时钟偏移量的影响 ， 从而减少测距误差 。
|「芯视野」苹果三星小米纷纷押宝，UWB无线连接新变革（上）
本文插图

测距精度的提升有利于室内定位精度准确 ， UWB芯片的定位精度正常情况下可以达到10cm ， 同时其可探测移动的角度误差控制在3度以内 。 对比WiFi、蓝牙 ， 其定位精度要高出它们好几个数量级 ， 可以满足目前大部分室内场景应用的定位需求 。
当然技术本身肯定有两面性的 ， 由于工作频段较高和大频宽 ， 如果在室内遇到实体墙阻挡 ， 那会使得UWB信号衰减60-70% ， 定位精度误差上升30厘米左右 ， 两堵或者两堵以上的实体墙遮挡 ， 将使得UWB无法定位 。
此外钢板也会对UWB的脉冲信号吸收严重 ， 导致UWB无法定位 。 玻璃、木板、纸板等则是对UWB定位精度没太大的影响 。
UWB从技术上来看 ， 由于超宽带使用非常大的无线电频谱块在短距离内发送和接收数据 。 试想一下 ， 其就相当于一个微小的无线电塔 ， 可以同时将数据发送到转盘的每个电台 ， 不过因为功率有限 ， 其不会影响到房间外的无线电 ， 而且UWB使用了不会干扰传统无线电的特殊频率 。
因为各种无线电信号的强度和方向便能确定该信号塔的位置 ， 所以这就是其定位精度高 ， 而且信号干扰低的原因 ， 同时还能够传达大量的信息 。
简单来说 ， UWB设备能够将探测精度缩小至10厘米以内的范围 ， 此外UWB设备采用的频率较高 ， 频带也更宽 ， 虽然传输距离有限 ， 但它几乎不会对其它无线信号造成影响 ， 且传输容量和速率更大 。
【|「芯视野」苹果三星小米纷纷押宝，UWB无线连接新变革（上）】上期我们分享了UWB的技术领域优势 ， 下期再一起探讨UWB产业生态链的构成 。 （校对/Andrew）


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