了解有关 UWB 的更多信息，以及如何使用这种精确、快速和可靠的射频 (RF) 技术来创建前所未有的室内定位和资产跟踪体验。
什么是超宽带技术？
超宽带 (UWB) 是一种用于无线通信的短程 RF 技术，可用于以无与伦比的精度检测人员、设备和资产的位置。与包括蓝牙和Wi-Fi在内的其他通信协议一样，UWB 可用于通过无线电波在设备之间传输数据。它通过“超宽”频率范围内的短纳秒脉冲来实现这一点。
UWB 技术使用数十亿个无线电脉冲，每几纳秒发送一次，作为跨越宽频谱（至少 500 MHz 或中心频率的 20%）的模式。这些信号从发送器发送到接收器，或在收发器之间发送。接收设备分析输入模式并将其转换为数据。虽然这允许设备在短距离内快速发送数据，但这些 UWB 信号也可用于准确感测设备的位置。这使得支持 UWB 的设备（如智能手机或传感器和锚点）能够查明传输设备（如另一部智能手机或资产跟踪标签），找到其精确位置，并在某些应用中启用位置感知通信和服务。
虽然最近下一代智能手机和其他技术的采用可能使其看起来像是一种新的尖端技术，但 UWB 已经应用了几十年。多年来，它的使用受到限制或限制，最常见于军用雷达和通信应用，名称为“脉冲无线电”。2002 年，FCC 授权其未经许可使用。自那次决定以来，UWB 技术经历了巨大的创新和发展，开始释放基于位置的变革能力。
越来越多的超宽带采用
许多主要参与者已经开始意识到 UWB 的许多可能性，并开始开发或发布支持 UWB 的解决方案。其中最值得注意的是，随着 iPhone 11 的发布，Apple 开始将 UWB 应用到他们的技术中，iPhone 11 配备了他们新的 U1 超宽带芯片。三星等其他公司也纷纷效仿，将 UWB 应用到他们新发布的一些智能手机和其他设备中。谷歌还致力于开发一种 API，以帮助在 Android 设备中启用 UWB 驱动的应用程序。
它现在是一种具有成本效益的选择，具有足够小的硬件组件以嵌入许多不同类型的设备中。NFL 甚至使用超宽带来跟踪球员的实时位置和运动，将 UWB 芯片放置在他们的肩垫中，让联盟能够分析球员在比赛期间如何在球场上移动。恩智浦和大众汽车也在探索在汽车中使用 UWB 的可能性，以实现更安全、方便和安全的汽车体验。除了这些组织之外，作为 UWB 技术发展先驱的还有众多 UWB 硬件供应商，它们为特定用例提供具有不同特性的各种 UWB 芯片、锚点和标签，以及包括 UWB 联盟和 FIRA 在内的联盟。UWB 技术将很快像蓝牙和 Wi-Fi 一样无处不在，
UWB的独特优势
UWB 具有许多独特的优势，使其迅速为射频技术树立了新标准。它可以在短距离内传输非常高的数据速率，并实时精确定位。UWB 在 3.1 至 10.6 GHz 之间的非常宽的频谱上以高带宽运行。它还消耗非常少的功率，从而提供经济实惠且高效的硬件选项，例如带有纽扣电池的跟踪标签，无需充电或更换即可运行多年。
UWB 能够如此精确地检测位置的原因在于它通过飞行时间 (ToF) 进行基于距离的测量，该测量基于无线电脉冲从一个设备传播到另一个设备所需的时间来计算位置。虽然这只适用于较短的范围，但 UWB 信号的位置可以以小于 50 厘米的精度（在最佳条件和部署情况下）和极低的延迟来确定。BLE 和 Wi-Fi 等其他标准通常不能用于执行此操作，而是通常通过相当不可靠的接收信号强度指示器 (RSSI) 确定位置，该指示器仅显示“弱”或“强”接收信号的粗略类别，从而授予位置精度达到米级。
发送 UWB 信号的低传输功率和广谱频率几乎不会干扰周围的窄带技术。UWB 似乎也“在本底噪声下不可见”，使其成为与窄带射频技术共存的好选择。这些独特的特性是 UWB 迅速成为基于位置和短距离通信应用的首要室内定位技术的原因。
如何超宽带 (UWB) 定位工作？
UWB 使通过 ToF 确定位置成为可能。这可以通过计算信号在设备之间传播所需的时间来精确测量收发器之间的距离。在某些情况下，可以检测到设备位置的 X、Y 和 Z 坐标，从而为 UWB 可以提供的定位添加额外的维度。根据用例或应用程序，ToF 计算的确切技术可能会有所不同。
对于 UWB 定位，可以使用两种主要技术：到达时间差 (TDoA) 和双向测距 (TWR)。
到达时间差 (TDoA)
TDoA 利用部署在整个室内空间固定位置的 UWB 锚或传感器。然后，这些传感器检测并定位发射 UWB 设备，例如跟踪标签。为了正常工作，固定锚需要准确同步以在同一时钟上运行。UWB 标签或其他设备将定期发送信号。这些信号将被通信范围内的任何锚点接收并由锚点时间戳。然后将所有带时间戳的数据发送到中央 IPS 或 RTLS。
定位引擎将分析每个锚点的数据和到达每个锚点的时间差异，并使用多点定位来计算标签的坐标。这些坐标可用于在空间的室内地图上可视化设备的位置，或根据特定应用用于其他用途。
两路测距 (TWR)
在 TDoA 中，多个固定锚点协同工作以确定移动对象的位置，而 TWR 主要使用两个设备（例如智能手机）之间的双向通信来感知它们之间的距离。使用 TWR，当一个设备靠近另一个设备时，两个设备将开始相互测距以确定它们的距离，即使它们正在通信。然后将信号在它们之间传播的时间乘以光速并用于确定它们的相对位置，通常用于实现位置感知通信。
然后根据具体应用利用从一个设备到另一个设备的确定位置。TWR 也可以被固定锚点和 UWB 设备使用，但是 TWR 过程一次只能使用一个测距伙伴来定位设备。
UWB 定位的准确度如何？
UWB 通过 ToF、快速纳秒脉冲和对其他射频传输的有限干扰进行检测的能力，允许以低于 50 厘米的精度（最佳条件和部署）进行精确的室内定位，并提供快速跟踪设备移动和运动的实时结果.
与其他室内定位技术相比，UWB 的定位精度要高得多。其他标准通常使用接收信号强度指示器 (RSSI) 来确定位置，并且通常只能以米范围内的精度执行此操作，例如 BLE（< 5 米）和 Wi-Fi（< 10 米）。一些 UWB 技术还可以使用到达角 (AoA) 通过测向来更精确地测量位置，这需要具有多个天线的设备来测量输入信号的角度。
UWB的范围是多少？
UWB 可以在 200 米以下的范围内检测设备的位置。然而，它在短距离内运行最有效，通常在 1-50 米之间，并且在设备或锚点之间的视线范围内效果最佳。在短距离范围内，UWB 可以提供高度准确、快速和安全的通信，并且干扰最小。
UWB 有何不同来自其他定位技术？
与每个射频标准一样，超宽带具有独特的特性和优势，可以根据个人需求、预算、设施和特定的基于位置的用例使其成为合适的选择。UWB 与其他技术之间最关键的区别在于其宽频谱和可提供的精度水平。UWB 的精度使其成为一种有效的选择，特别是在高级室内定位用例中，例如资产跟踪场景，其中绝对位置和实时移动至关重要。
UWB 与蓝牙
UWB 和 BLE 具有许多共同属性 – 低功耗、低成本、作为资产跟踪技术的强度等。但是，UWB 可以提供远优于蓝牙的精度。这在很大程度上是由于 UWB 使用基于距离的精确方法通过 ToF 确定位置。BLE 定位技术通常通过 RSSI 来定位设备，RSSI 会根据设备相对于信标或传感器传输强信号还是弱信号来估计距离并产生相当低的准确度。BLE 的范围和数据速率也比 UWB 短得多，并且更容易受到信号干扰。蓝牙确实拥有庞大的生态系统，并且在相当长一段时间内一直是领先的室内定位技术。它被当今的许多无线设备使用，并且是非常流行的定位选项，
UWB 与 Wi-Fi
Wi-Fi 在我们的设备和室内空间中的广泛存在，使其成为室内定位的关键射频技术。在基于位置的高级场景中，Wi-Fi 可能由于其准确性和灵活性低而受到限制。UWB 在这些需要高精度的更高级应用中表现出色。Wi-Fi 的准确性远低于 UWB，因为它通常不是通过距离来测量位置，而是通过信号强度来测量位置，就像蓝牙一样。它也更容易受到信号干扰，UWB 对此具有很强的免疫力。UWB 还需要更少的功率，从而可以使用更有用且价格合理的工具，例如可以由持久的纽扣电池供电的资产跟踪标签。然而，大量支持 Wi-Fi 的设备以及利用现有基础设施（如接入点）的能力。