今年2月下旬，精彩紛呈的北京冬奧會落下帷幕。由于新冠疫情正在全球爆發(fā)，舉辦單位不僅要保證各項賽事順利進行，還要謹防新冠疫情的傳播。為了更高效地進行人員管理調(diào)度、提升運動員的訓(xùn)練成績以及加強賽事的安全管理，本屆冬奧會使用了UWB(Ultra Wide Band，超寬帶) 高精度定位系統(tǒng)。yIAesmc

其實，將UWB定位方案用于體育領(lǐng)域，并非是本屆冬奧會的首創(chuàng)。近年來，國內(nèi)已經(jīng)有一些足球、籃球等項目，利用UWB技術(shù)幫助運動員提升訓(xùn)練效果。與此同時，在定位標簽、會展導(dǎo)覽、機場導(dǎo)覽等應(yīng)用中我們也能看到UWB的身影，一時間UWB在各個領(lǐng)域遍地開花。yIAesmc

UWB商業(yè)化曾屢遭失敗

UWB并不是什么新概念，最初它作為一種軍用雷達技術(shù)而開發(fā)。2002年UWB技術(shù)被正式下放到民用領(lǐng)域，期間經(jīng)歷了標準之爭和技術(shù)之爭。在落地PC外設(shè)、可穿戴設(shè)備應(yīng)用失敗之后，UWB的商用化進程曾一度陷入停頓。yIAesmc

UWB的標準化之路并非一帆風(fēng)順。2002年2月，F(xiàn)CC(美國聯(lián)邦通信委員)發(fā)布了02-48號報告及法規(guī)，將UWB技術(shù)下放至民用領(lǐng)域；2003年2月，F(xiàn)CC詳細闡明了UWB技術(shù)的應(yīng)用規(guī)則，UWB被定義為“-10dB絕對帶寬≥500MHz或相對帶寬大于20%”的無線電信號，該定義把UWB擴寬為“所有使用超寬帶頻譜的通信形式”，還劃定了3.1-10.6GHz的頻譜范圍，發(fā)射信號的功率譜密度限制于-41.3 dBm/MHz。yIAesmc

IEEE(美國電氣和電子工程師協(xié)會) 經(jīng)歷了幾次失敗之后，在2004年3月成立了IEEE 802.15.4a工作組，針對低速低功耗無線個人局域網(wǎng)應(yīng)用。2007年3月，IEEE-SA標準委員會批準IEEE 802.15.4-2006，到2020年其最新修訂版本為802.15.4z，新標準增強了UWB的物理層，提高了測距測量的完整性及準確性。yIAesmc

關(guān)于方案的發(fā)展也值得關(guān)注。2003年初，IEEE收到了超過20種UWB方案，經(jīng)歷了市場的淘汰之后，最終剩下以英特爾、TI主導(dǎo)的多頻帶OFDM（MB-OFDM）方案和由摩托羅拉、XtremeSpectrum主導(dǎo)的直接序列碼分多址(DS-CDMA)方案，不過后來這兩個方案均未通過IEEE的最終票選。yIAesmc

2007年，因飛思卡爾(當(dāng)時在摩托羅拉旗下)的退出，加速了主導(dǎo)DS-CDMA方案的聯(lián)盟崩盤；次年，UWB控制器廠商WiQuest倒閉，英特爾宣布停止對UWB芯片的開發(fā)；2009年3月，藍牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)、無線UWB促進組(Wireless USB Promoter Group)、UWB開發(fā)論壇(UWB-IF)接手了MB-OFDM UWB技術(shù)規(guī)范以及UWB的未來框架技術(shù)。yIAesmc

2019年，新的FiRa聯(lián)盟成立。該聯(lián)盟旨在推動精準測距功能發(fā)展，完善UWB的生態(tài)系統(tǒng)以及建立新標準。到2021年底，聯(lián)盟成員已超過100名，除了HID Global、博世、恩智浦、三星等發(fā)起者之外，還包括了瀚巍微電子、紐瑞芯、精位科技等國產(chǎn)UWB芯片公司。yIAesmc

UWB可直接發(fā)送脈沖無線電信號，每秒發(fā)送脈沖數(shù)高達10億個。這些脈沖的頻域非常寬(數(shù)Hz至數(shù)GHz)，又因為UWB發(fā)射的載波功率較小，所以UWB對無線電波的影響非常小。以上特點讓UWB技術(shù)具有窄帶和寬帶技術(shù)無法比肩的優(yōu)勢。yIAesmc

基于以上特點，UWB曾在傳輸領(lǐng)域被寄予厚望。主要利用其帶寬大的特點，來負責(zé)短距離無線傳輸，作為PC的外設(shè)來使用。只不過，2009年802.11n(Wi-Fi 4)橫空出世，它迅速搶占了短距離無線傳輸市場。由于成熟度不夠和成本過高，UWB PC外設(shè)方案在與USB、Wi-Fi的競爭中落敗。yIAesmc

業(yè)內(nèi)曾經(jīng)也有許多研究針對基于UWB的可穿戴設(shè)備。不過，自2013年4月低功耗藍牙直驅(qū)模塊誕生之后，低功耗藍牙成為了可穿戴設(shè)備的主流連接技術(shù)。因為現(xiàn)在的可穿戴設(shè)備與智能手機之間所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量并不大，所以UWB的高帶寬、高能效比優(yōu)勢在應(yīng)用中較難體現(xiàn)。yIAesmc

基于定位功能已落地多個場景

隨著2019年FiRa新聯(lián)盟成立，UWB逐漸回歸到大眾視野。近年來，UWB憑借顯著優(yōu)勢，在B端市場陸續(xù)落地。比如，在工地、倉庫等場景中實時追蹤資產(chǎn)和庫存，進行人員、貨物、運載機器的精準定位，幫助企業(yè)改進流程、提高搜索效率、減少資源浪費等。yIAesmc

UWB可提供精準的位置信息，具備高安全性、高抗干擾能力，因此其在消費市場也有較大的應(yīng)用潛質(zhì)。又比如，在機場場景中，為旅客提供精準的室內(nèi)導(dǎo)航；在會展、展廳、博物館場景中，為參觀者提供智能化導(dǎo)覽服務(wù)；在養(yǎng)老院等場景中，通過智能穿戴設(shè)備配合電子圍欄，可圈定老人的安全活動范圍；在礦井、隧道等危險場景中，通過定位人員和資源，為安全位置緊急搜尋提供便利。yIAesmc

不過，室內(nèi)定位系統(tǒng)并非只能基于UWB一種技術(shù)。室內(nèi)定位系統(tǒng)還包括以計算機視覺技術(shù)為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位系統(tǒng)、以無線通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位系統(tǒng)、以LED可見光技術(shù)為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位系統(tǒng)、以地磁匹配為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位技術(shù)等，這些不同的短距離無線通訊技術(shù)各有優(yōu)缺點。yIAesmc

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表1 短距離無線通訊技術(shù)優(yōu)缺點對比yIAesmc

前面我們有提到，UWB最初作為軍用雷達技術(shù)而開發(fā)。實際上，它使用了與雷達類似的飛行時間(ToF)原理：通過連續(xù)發(fā)射光脈沖到被觀測物體上，然后接收從物體反射回去的光脈沖，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來計算被測物體離發(fā)射端的距離。UWB系統(tǒng)中會根據(jù)多個發(fā)射端與接收端的距離，來判斷出接收端所處的位置以實現(xiàn)定位。觀察表1，無論是從安全性、定位精度、穿透性、功耗，還是傳輸距離上，UWB都有較大的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使其也適用于C端市場。yIAesmc

2019年，隨著配置UWB芯片(U1)的iPhone 11發(fā)布，該技術(shù)首次進入主流消費電子產(chǎn)品。到2021年春季，蘋果公司推出了UWB硬件AirTag。AirTag內(nèi)置了Qorvo的UWB芯片，與配置U1芯片的iPhone相連可實現(xiàn)厘米級的精準定位。至此，UWB技術(shù)在需要定位功能的場景中，通過了諸多細分市場的初步驗證。yIAesmc

廠商已在智能手機及配件上發(fā)力UWB

在消費電子市場，蘋果公司率先帶動了UWB的商用，緊接著我們也看到，安卓陣營也推出了內(nèi)置UWB芯片的手機及配件產(chǎn)品。三星在2020年8月發(fā)布的Galaxy Note20 Ultra采用了恩智浦UWB方案，不但可加速照片、視頻和文件的共享速度，還能使手機作為數(shù)字鑰匙來使用；小米在2020年10月發(fā)布了“一指連”UWB技術(shù)，結(jié)合小米自研的天線排列及算法，可實現(xiàn)厘米級定位和±3°角度測量精度，目前“一指連”可實現(xiàn)“一指操控”和“一指投送”功能，未來還能實現(xiàn)無感開智能門鎖；2021年5月，OPPO發(fā)布了“一鍵聯(lián)手機殼套裝”，可幫助用戶更精準、快速地操控指定方向的智能家居設(shè)備……yIAesmc

UWB在智能手機及配件中的應(yīng)用尚處于初期階段，各手機及配件廠商正在積極探索。雖然全球智能手機出貨量增幅較前幾年有所下降，但是基于2021年全球智能手機年出貨量超過13億支的數(shù)據(jù)來看，智能手機仍是一個規(guī)模相當(dāng)大的細分市場。對UWB廠商而言，即便只看智能手機及配件的需求，這都是個不容小覷的市場。yIAesmc

另據(jù)Techno Systems Research的《2021年超寬帶市場分析》顯示，全球UWB出貨量到2021年超2億個，到2027年將突破12億個。其中，智能手機將在2027年成為UWB的最大應(yīng)用市場（對UWB出貨量的需求超過8億個），其次則是汽車、智能家居設(shè)備、可穿戴設(shè)備、消費者標簽和RTLS B2B。yIAesmc

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圖1 UWB市場和應(yīng)用趨勢 來源：Techno Systems ResearchyIAesmc

（UWB最主要的應(yīng)用市場分別為——實時定位系統(tǒng)(RTLS B2B)、智能手機/可穿戴設(shè)備/消費者標簽、汽車和智能家居。）yIAesmc

對此，現(xiàn)階段許多UWB企業(yè)都針對智能手機推出了相應(yīng)的芯片或方案。恩智浦UWB芯片已在三星Galaxy Note20 Ultra機型中有應(yīng)用，Qorvo的DW3000在蘋果公司的AirTag中有應(yīng)用。另外，也包括了一些國產(chǎn)內(nèi)廠商?！秶H電子商情》注意到，一些國產(chǎn)UWB芯片預(yù)計在2022年前后量產(chǎn)，比如深圳紐瑞芯的Ursa Major大熊座系列(UMAJ)UWB定位通信系統(tǒng)芯片(2019年底流片)、馳芯半導(dǎo)體的CX300(2021年12月發(fā)布)、易百德的EB1003芯片(2020年4月發(fā)布)。當(dāng)然，廠商早在幾年前就給出了量產(chǎn)計劃，但截至發(fā)稿日（2022年3月初）都沒有傳來量產(chǎn)出貨的好消息。由此可見，UWB技術(shù)的落地并不容易。yIAesmc

大廠并購UWB企業(yè)趨勢初顯

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表2 國內(nèi)外部分UWB芯片、方案商介紹yIAesmc

除了以上提到的部分UWB芯片廠商的量產(chǎn)進度之外，在UWB領(lǐng)域還有一種市場現(xiàn)狀值得關(guān)注——大廠收購UWB企業(yè)的趨勢。yIAesmc

2020年3月，Qorvo以約4億美元的價格收購了UWB技術(shù)供應(yīng)商Decawave，交易完成后Qorvo推出了基于Decawave技術(shù)的DW3000系列；2020年7月，ST收購了UWB技術(shù)Fabless廠商BeSpoon，后者的UWB RTLS系統(tǒng)適用于各類工業(yè)環(huán)境，甚至適用于鈑金車間這類多障礙,、強散射的環(huán)境。這筆收購?fù)瓿芍?，ST計劃將UWB安全定位技術(shù)集成到STM32產(chǎn)品組合中, 應(yīng)用于IoT、汽車和移動通信應(yīng)用場景。yIAesmc

國內(nèi)的浩云科技也是通過并購潤安科技成功切入UWB領(lǐng)域。據(jù)了解，潤安科技是深圳市多功能智能桿配套產(chǎn)品中的UWB獨家入庫單位，也是中國核電獨家中標的UWB高精準位置管理系統(tǒng)供應(yīng)商。當(dāng)前，浩云科技可提供定位算法服務(wù)器、室外定位基站、電子身份定位卡牌等產(chǎn)品。yIAesmc

對大廠而言，通過并購來填補技術(shù)空白的確是最簡單的方式。我們也可以預(yù)見，隨著UWB技術(shù)的市場能見度進一步提升，未來在該行業(yè)中會發(fā)生更多起并購事件。yIAesmc

小結(jié)：如何降成本是未來重點

預(yù)判一項新技術(shù)的發(fā)展，不能只看它的性能優(yōu)勢，還要看其商業(yè)化的難易程度。如果你對某個行業(yè)有所研究，可能會發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域普及的主流技術(shù)，并非是性能最佳的那個技術(shù)。實際上，這種情況在電子行業(yè)十分常見。對UWB技術(shù)而言正是如此，“如何進一步降低模組成本，使之降到消費者樂于接受的地步”，相信這將是未來幾年內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈專注的焦點。yIAesmc

本文為《國際電子商情》2022年4月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。免費雜志訂閱申請點擊這里yIAesmc