芝能智芯出品

数字化时代，精准的位置信息对于众多行业的高效运作至关重要，物联网（IoT）的蓬勃发展，实时定位技术（RTL）成为了各领域实现智能化管理与服务的关键支撑。

LF 天线作为一种独特的定位技术手段，在复杂的技术竞争环境中脱颖而出。

根据村田的材料，我们一起探究 LF 天线的原理、应用场景、与其他无线协议的对比优势，以及其在汽车、医疗、门禁等领域的实践案例，为行业从业者和相关研究人员全面呈现 LF 天线在实时定位领域的价值与潜力，为未来技术发展与应用创新提供参考依据。

Part 1

LF 天线详解

及其在 RTL 领域的应用

LF（Low Frequency）天线工作于 30 - 300KHz 频段，其利用低频磁场进行通信与测距。在结构上，它通常由绕制在磁芯上的线圈构成，这种设计使其能够有效地产生和接收低频磁场信号。

与高频天线不同，LF 天线的低频特性赋予它独特的传播性能，其信号能够较好地穿透一些障碍物，并且在复杂电磁环境中相对稳定。例如，在建筑物内或有一定金属遮挡的场景下，LF 信号的衰减程度相对较小，这为其在室内定位等应用中奠定了基础。

● 特点包括：

◎ 高精度定位：通过测量磁场强度的变化，可实现 1-5cm 的定位精度。

◎ 稳定性：LF 信号不受人体、水或金属等环境因素的影响，定位结果高度可重复。

◎ 低功耗：设备可在非活跃状态进入休眠模式，仅在接收到磁场信号时唤醒。

● 在汽车领域，LF 天线的应用十分广泛。

被动无钥匙进入系统（PKE）是其重要应用之一，通过 LF 天线发送低频信号与车钥匙进行通信，实现车辆的解锁与锁定功能。

LF 天线的稳定性确保了车主在不同环境下都能顺利操作车辆，即使在车辆周围存在一定的电磁干扰源，如其他电子设备或附近的无线信号源，LF 信号也能准确地被车钥匙接收和识别，实现可靠的解锁操作，在无线充电对齐方面，LF 天线发挥着关键作用。

随着电动汽车的普及，高效的无线充电成为了行业发展的关键需求。LF 天线能够精确地测量车辆与充电设备之间的距离和位置关系，通过磁场信号的强度和相位变化，引导车辆准确地停靠在充电位置上，确保充电线圈之间的高效耦合，提高充电效率，减少能量损耗。

● 在医疗保健领域，LF 天线助力实现了精细化的资产管理。

医院内的医疗设备繁多且昂贵，通过为这些设备安装带有 LF 天线的标签，可以构建一个实时的设备追踪系统。

医疗管理人员能够在后台系统中随时查看设备的位置信息，了解设备的使用状态和移动轨迹，确保设备在需要时能够快速找到，提高医疗服务的响应速度。

在紧急手术需要特定医疗设备时，工作人员可以通过定位系统迅速获取设备位置，避免因寻找设备而浪费宝贵的时间。

在工作流管理方面，LF 天线为患者和医护人员的位置追踪提供了可能。

医护人员佩戴的标签与医院的定位系统相连，管理人员可以实时了解医护人员的分布情况，合理调配人力资源，优化医疗服务流程，对于患者的位置追踪也有助于提高医院的管理效率和安全性，防止患者走失或在不适当的区域停留。

在防止新生儿被盗的安全管理应用中，LF 天线更是发挥了关键的守护作用。母亲和新生儿佩戴的特制标签，利用 LF 信号的稳定传输和精准定位特性，一旦新生儿离开规定的安全区域，系统会立即发出警报，保障新生儿的安全。

● 在门禁系统中，LF 天线实现了非接触式的身份验证和通行控制。

在工厂、车站、学校等场所的门禁处，用户只需携带配备 LF 天线的卡片或设备靠近门禁读卡器，LF 天线之间的通信即可完成身份识别过程，比传统的接触式刷卡或密码输入方式，更加便捷高效，同时也减少了因接触带来的设备磨损和卫生隐患。

LF 信号的稳定性，门禁系统能够在各种环境条件下准确识别用户身份，避免因信号干扰或遮挡而导致的识别失败情况，确保了门禁系统的可靠性和安全性。

● 简单的来总结：

◎ 无线电源传输与自动驾驶：精确调整电动车或机器人与无线充电基站的位置。

◎ 资产追踪：用于工厂自动化、医疗设备管理等场景。

◎ 门禁与安全控制：非接触式身份验证与区域限制管理。

◎ 医院管理：实时追踪患者、医务人员和设备的位置，并支持洗手合规性与新生儿安全管理。

Part 2

LF 技术与其他无线协议的对比

及多领域应用案例分析

与 UWB（Ultra - Wideband）和 BLE（Bluetooth Low Energy）相比，LF 技术在以下方面具有显著优势：

● 精度与稳定性：在 2-5 米范围内提供高达 1-5cm 的定位精度，而 UWB 和 BLE 分别为 10-15cm 和 1 米。

● 环境适应性：LF 信号具有较强的抗干扰能力，不易受水或人体吸收的影响。

● 能耗表现：LF 设备在待机模式下功耗极低，适合电池供电场景。

● 方向检测：通过三轴天线，LF 技术可实现信号的角度检测，增强定位能力

◎ LF 能够实现小于 5cm 的高精度定位，在 2 - 5m 的应用范围内保持稳定的性能。

◎ UWB 的精度虽然也较高，可达 10 - 15cm，但它的定位范围通常在 50m 左右，在一些对精度要求极高且范围相对较小的场景下，UWB 的优势无法充分发挥，反而可能因为其复杂的信号处理和较高的功耗而增加成本和系统复杂度。

◎ BLE 的精度约为 1m，定位范围为 10m，在精度和范围上均低于 LF 技术。

在室内小型仓库的资产管理场景中，LF 技术能够精准地定位每个货物的位置，满足库存管理的高精度需求，而 BLE 可能会出现定位偏差较大的情况，影响库存盘点的准确性。

LF 技术在抗干扰方面表现很好，由于其低频特性，LF 信号受人体、水和射频等因素的吸收和干扰影响较小。

● 在医院环境中，存在大量的电子医疗设备和人体活动，BLE 和 UWB 信号可能会受到人体组织的吸收和其他设备的电磁干扰，导致信号衰减和定位不准确。而 LF 天线的信号能够稳定地传输和接收，确保了定位系统的可靠性。

● 在多径衰落方面，LF 技术的影响也非常低。在复杂的室内环境中，如办公楼或商场，信号会经过多次反射和折射形成多径效应，BLE 和 UWB 可能会因为多径衰落而出现信号失真和定位误差，LF 技术则能够有效地克服这些问题，保持稳定的定位性能，不会出现明显的信号盲点，为用户提供持续可靠的定位服务。

● 在功耗方面，LF 技术也有优势，接收端功耗仅为 10mW（工作状态）和 15μW（待机状态）， LF 技术的设备在电池续航方面表现出色。依靠电池供电的物联网设备中，如无线传感器节点或便携式定位标签，低功耗意味着更长的工作时间和更少的维护成本。

BLE 的功耗在工作状态下为 50mW，待机状态为 10mW，UWB 的功耗则高达 450mW，这使得 LF 技术在对功耗敏感的应用场景中成为首选，能够有效地降低设备的运营成本和能源消耗，符合绿色节能的发展趋势。

● 在汽车领域，除了上述提到的 PKE 和无线充电对齐应用外，LF 天线在汽车安全和智能化方面的作用不断深化。

◎ 在汽车防盗系统中，LF 技术的防中继攻击能力为车辆安全提供了有力保障。

通过在车辆内部布置多个 LF 天线，形成多角度、多向量的磁场覆盖区域。当车钥匙与车辆进行通信时，系统会根据 LF 信号的磁场角度和向量信息进行身份验证。

如果攻击者试图通过中继设备截获和转发 LF 信号来解锁车辆，由于中继信号无法模拟真实的磁场角度和向量，车辆的电子控制单元（ECU）会拒绝授权，有效防止了车辆被盗。

◎ 在智能驾驶辅助系统中，LF 天线可以与其他传感器协同工作，为车辆提供更精确的位置信息，辅助车辆实现自动泊车、车道保持等功能。

◎ 在自动泊车过程中，LF 天线能够实时监测车辆与周围障碍物和停车线的距离，结合摄像头和雷达等传感器的数据，引导车辆准确地驶入停车位，提高停车的安全性和准确性。

● 无钥匙进入系统（PKE）：利用 LF 技术，系统通过多个方向的磁场角度验证信号的真实性，从而避免中继攻击。

● 无线充电对齐：通过车内 LF 天线定位车辆与充电板的相对位置，支持自动泊车与无线充电。

小结

LF 天线在实时定位领域展现出了强大的技术优势和广泛的应用潜力，与其他无线协议的对比，其在精度、抗干扰性和功耗等方面的突出表现使其成为众多行业实现智能化升级的关键技术之一。

在汽车、医疗、门禁等领域的成功应用案例也充分证明了 LF 天线的实用性和可靠性。 

       原文标题 : LF 天线在实时定位领域的优势、应用与展望