前言:近些年物联网产业高速发展,越来越多的物联网终端连上了网络,实现了人与物,甚至物与物之间的互连互通。

现有的近距离无线通信手段如WiFi,蓝牙等都存在或多或少的问题,UWB技术则为这一市场需求带来了发展契机。

作者 | 方文

去年开始手机巨头开始发力UWB技术

去年9月,苹果发布iPhone11,UWB技术成为其关键创新功能。而另一手机巨头三星紧跟苹果步伐,于今年8月推出了全球首部搭载UWB技术的安卓手机。

支持小米UWB技术的手机将是国内手机品牌第一次搭载UWB技术,小米也因此成为苹果、三星之后第三家推出配备UWB技术手机的制造商。

国内厂商在UWB技术方面,除了小米外,华为也早有布局,华为就与中海达旗下联睿电子宣布开展“UWB手机无线防盗器项目”,使用测距来判断手机位置,不再需要安装基站。

今年下半年三星公司在其GalaxyNote20系列智能手机中正式加入了UWB芯片,标志着在现有的物联网终端市场中UWB产业生态开始布局,并将在未来应用于多种场景。

三星的物品管理系统专利,将UWB技术应用于物联网领域中,以对室内环境中的物品进行有效的管理和定位,并利用AR技术与用户进行清晰明确的人机交互。

UWB将成为多条产业标配

①UWB技术在ToC领域将从智能手机开始突破,或将成为类似GPS的手机标配,并也将由点及面,成为智能时代的重要管道。

②汽车很可能成为智能手机采用UWB的推动力之一,适用于车钥匙的智能门禁2．0的主要汽车厂商都在研究基于UWB的汽车钥匙,有手机制造商已经积极参与到UWB开发中。

③UWB是替代蓝牙的技术,将会有广阔的成长空间。可穿戴设备也是UWB的目标市场之一,如在智能手表中加入UWB功能,能够将定位范围做到±3度、定位距离缩小到5-10厘米的精度,这将比蓝牙“米”级精度有了大幅的提升。

④在万物互联的时代,对于智能家居这个庞大的消费级市场,UWB技术打通了各设备间的互通互联,或将是下一个兵家必争之地。

⑤国内芯片或模组厂商,也已有量产出货的产品;下游应用市场的红利也已显现,UWB的规模化商用进程,有望进一步加快。

UWB相比传统定位技术的优势

在应用过程中,UWB的优势逐渐显示出来,已成为高精度室内定位技术中较有前景的技术。

①定位精度高:UWB可以在距离分辨能力上高于其他传统系统,复杂环境下其精度甚至可以达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的百倍以上。

②时间戳精度高:超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级,由定时来计算位置时,引入的误差通常小于几厘米。

③电磁兼容性强:UWB的发射功率低,能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中,不会对其他通信业务造成干扰,同时也能够避免其他通信设备对其造成干扰。

④能效较高:UWB具有500MHz以上的射频带宽,能够提供极大的扩频增益,使得UWB通信系统能效较高。这意味着对于电池供电设备,系统的工作时间可以大大延长,覆盖范围比传统技术大得多。

⑤系统结构的实现比较简单:UWB不使用载波,它通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号,允许采用非常低廉的宽带发射器,同时在接收端不需要中频处理。

⑥高速的数据传输:UWB以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输,并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源,而是共享其他无线技术使用的频带。

数据看UWB产业将迎来高速增长期

自2018年开始,国内UWB定位产业迎来了爆发期,整个行业的增长率基本保持一倍左右,预计这种高速增长的势头能够维持4-5年。

据物联传媒预计,2022年中国UWB定位企业级应用市场规模为121亿元,再加上近期iPhone12和小米10的助推,UWB技术在精准定位市场需求领域迎来新的应用场景。

相关数据显示,未来UWB技术将在室内定位市场中占据30%—40%的市场份额。同时,预测2021年UWB芯片需求量3．26亿颗,2025年UWB芯片需求8亿颗。

构建UWB联盟提升物联网应用生态

对于物联网行业来说,要实现更好的空间感知和各种应用,需要应用生态的支持。

为了构建整个应用生态,不仅需要共同遵循的标准,不同厂家设备需要能实现互操作、互兼容。

目前全球有FiRa和UWB联盟两大组织致力于积极拓展UWB生态系统。

两者之间的区别在于UWB联盟的重点是保护/加强UWB在监管方面的权利(FCC/ETSI),努力实现一个开放的标准,包括Decawave在内的成员对此表示支持。

去年8月,由恩智浦、三星、博世、索尼等公司组建了FiRa联盟,旨在利用超宽带(UWB)技术推动用户无缝体验,旨在发展UWB生态系统,UWB今后有望像蓝牙、GPS一样成为标配。

UWB芯片成UWB技术应用的关键一环

目前全球最大的UWB定位芯片厂家是Decawave,这家成立于2007年的爱尔兰公司已于2020年2月被美国的Qorvo收购,Qorvo的三分之一年营收来自于苹果公司,这或也侧面验证了市场看好苹果公司推动UWB技术的决心。

而国内UWB定位芯片研发起步较晚,但近年来已有不少企业陆续宣布推出相关芯片。

精位科技拥有自主完整的UWB精准定位技术知识产权,是国产UWB芯片开发者、融合定位技术解决方案提供商。去年3月,精位科技发布了国产首颗自主可控UWB定位芯片及模组。

纽瑞芯全自研的UWB大熊座(UMAJ)系列SoC芯片及系统是超低功耗设计的微型化全集成芯片方案,已于2019年底成功流片,预计将在2020年底前正式量产。

驰芯半导体在今年已完成了UWB芯片原型开发,突破了低功耗高性能通信基带IP、高精度定位IP和模拟射频IP等UWB芯片所需的多项关键技术,并获得了相关专利技术。

结尾:

目前定位技术种类繁多,基于细分场景应用的需求,UWB凭借穿透力强、功耗低、安全性高,特别是高精度等特性,以及上下游产业链的完善,UWB定位在智能家居领域的爆发将逐步到来。

技术最大的魅力,在于它为人们提供了无限的创新机会,目前全球厂商才刚刚开始挖掘UWB技术的潜力,这着实令人兴奋。