肖 波
成都市新能源汽车产业联盟特聘专家
TIAA电子科技大学校友会/电子科技大学车联网校友会执行秘书长
2019年3月，位于西部的精位科技发布了国产首款自主可控的UWB定位芯片，精位心，自主芯。精位科技结合自身产业优势，融合十余年自主研发UWB完整掌握的关键核心技术，推出国内首颗（国际范围第二颗）UWB定位芯片“JR3401”，填补国内空白，并在多项指标上达到甚至超过国外同类产品。JR3401室内定位芯片完成3G-4GHz 宽带脉冲调制信号的放大、滤波、包络检波、检波后的脉冲基带信号放大驱动、基带脉冲比较器、高速基带脉冲 ADC、数字脉冲信号输出和LDO。芯片集成 SPI 接口，通过该接口实现芯片的工作模式配置及性能指标优化，采用0.18um RF CMOS 工艺实现高度集成的UWB 定位接收芯片，以此做成接收模组，再加上精位科技的发射模组，以及精位科技的精位云定位引擎平台，就可以灵活方便得组建室内厘米级实时定位系统。
同时精位科技给出了今后UWB芯片研发里程表，自2019年3月发布第一代UWB接收射频芯片JR3401，计划2020年3月发布第二代单模SOC芯片JW600、2020年11月发布第三代多模SOC芯片JW800，到2021年5月发布第四代室内外融合定位芯片JW900，目前自动驾驶室内外定位融合应用开始提上日程。
1. UWB定位技术优势
超宽带技术（UWB）是与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术，不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，工作在3.1~10.6GHz频段。目前，包括美国、日本、加拿大、欧洲等国家都在研究这项技术，中国电子科技大学潘锦教授电磁辐射与散射团队对此研究20多年，积累丰富的经验。UWB技术是一种传输速率高，发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术，无载波。正是这些优点，使它在室内定位领域得到了较为精确的结果，在无线室内定位领域具有良好的前景。超宽带室内定位系统则包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签。定位过程中由UWB接收器接收标签发射的UWB信号，通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰，得到含有效信息的信号，再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。UWB采用TDOA测距定位算法，就是通过信号到达的时间差，通过双曲线交叉来定位的超宽带系统包括产生、发射、接收、处理极窄脉冲信号的无线电系统。
² 定位精度高
定位精度在厘米量级，其精度远远高于WIFI和蓝牙定位
² 精度、安全性、穿透性、抗干扰性均高于同类技术。
² 系统容量大，传输速度快
在10m的范围内可以100MB/s的速率传输数据
² 发射功率低
可以极低的功耗实现长时间的待机，发射机功率低于1mW
² 多径分辨率高
具有较强的时间和空间分辨率，在建筑密集场合有良好定位效果
² 实时性好
相对于其他定位技术，UWB定位一个很大的优势就是它具有较好的实时性。
² 系统保密性好
信号的功率谱密度低，难以从环境噪声中甄别，保证了安全性
² 可应用于对定位精度要求较高的场景
2. UWB定位市场容量
潜在市场
1999年至2018年中国计算机、通信及其他电子设备营业收入及同比情况，对于UWB产业而言均为潜在市场
2022年全球定位市场规模将达到409.9亿美元
根据市场调研机构Markets & Markets的数据，全球室内定位服务的市场规模在2014年约为9.35亿美元，2016年即达到了47.2亿美元, 未来几年内，室内定位的全球市场将以42.0％的CAGR增长，市场规模预计从2017年的71.1亿美元扩大到2022年的409.9亿美元。
市场主要集中在美欧（占32%与28%），在亚太地区有极大的发展空间（占18%），绝大部分市场是在中国，得益于中国近几年制造行业、消费行业经济的快速发展。
预计2018-2022年期间，UWB技术将广泛渗透进入智能制造、智能建设、养老医疗、公共安全、物流运输等行业的室内定位系统应用。预测UWB定位系统未来将会在室内定位市场中占据30%-40%的市场份额。
UWB定位 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021年 | 2022年 |
全球 | 30 - 41 | 43- 57 | 61 - 81 | 86 - 115 | 123 - 164 |
中国 | 5.4 - 7.4 | 7.7 -10.2 | 11 - 14.6 | 15.6 - 20.8 | 22.1 - 29.5 |
2018-2022年，UWB室内定位系统预计所占市场规模情况表（单位：亿美元）
3. 苹果三星入局file:///C:\Users\xujiawen\AppData\Local\Temp\ksohtml2356\wps161.pngfile:///C:\Users\xujiawen\AppData\Local\Temp\ksohtml2356\wps162.pngUWB
苹果表示未来苹果手机将会有UWB 部分组件，作为室内定位和导航组件，为此申请了超宽带系统的脉冲整形互操作协议专利号US20190007093。2019年的iPhone手机将获得超宽带天线，以前称为UWB“ 脉冲无线电”，这是一种非常有用的技术，使用非常低的能量水平用于短程，高大部分无线电频谱上的带宽通信。UWB有很多应用，一些更有趣的是精确的室内定位和跟踪，“透视墙”雷达成像，与其他外围设备的低功率通信，甚至健身监控，密切关注生命体征人体的一部分，如心率和呼吸信号，以及人体步态分析和跌倒检测。
三星早在2006年的CeBIT2006展览上便展示过UWB原型手机，而在近年也开发了基于UWB技术的无线显示器CA750系列，为此三星申请的了不少UWB专利。
苹果和三星一直是UWB联盟的积极参与者，该联盟起初规模不大。随着苹果和三星向他们提供投入，形成标准流程，UWB将在智能手机及相关生态系统中的地位进一步提升，成为一个不错的选择。UWB是替代蓝牙的技术，将会有广阔的成长空间。在未来除了苹果会采用UWB外，其他厂商也会相继跟进，这是UWB技术最大的成长空间，未来将会有很大的市场潜力。
4. UWB未来应用场景
1) 智能家居系统
基于UWB超宽带通信系统，可用极快的数据传输速率实现家居多媒体互联，以及实现室内精确定位等功能。
2) 仓储物流
通过UWB的高精度定位和实时定位，可以准确的获取物流仓储、人员情况等位置信息，利于提高管理效率，安全有效
3) 自动驾驶
车辆实现自动驾驶需要知道车辆在道路的精准位置信息，相比于其他整套系统高昂的成本，UWB在精度以及价格上优于大部分的技术
4) 高风险工作场地
凭借UWB定位的精确性，可以监视高风险性场所人员活动情况，以保证安全。如核电站、监狱等场所。
5) AGV机器人
AGV机器人是一种工业化自动运输车，引入UWB技术可以减少工人劳动强度。提升货物运输操作准确性，防止不正确操作所带来的的损失。
6) 工业制造
采用UWB技术实时定位工厂设备、工厂员工，提升管理效率。设置电子围栏以加强工厂安全性管理。可实现记录人员设备历史轨迹等功能
7) 体育娱乐
目前智能足球、智能舞台灯光、智能冰雪运动等都开始应用精准定位技术，UWB芯片出来带来的应用更多。
5. 蝴蝶效应
蝴蝶效应（The Butterfly Effect）,由美国气象学家洛伦兹1963年提出。事物发展的结果，对初始条件具有极为敏感的依赖性，初始条件的极小偏差，都将可能会引起结果的极大差异。
目前UWB超宽带技术正处于发展初级阶段，精确定位技术的商业化正在进行之中，定位算法还有待改进完善。随着超宽带技术的不断成熟和发展，市场需求的不断增加，相信超宽带定位技术就可以完全满足实现商业化，精确的超宽带定位系统将会得到广泛应用。精位科技出品的国产第一款UWB芯片，随着其批量应用及合作伙伴的增多影响力渐盛，给国内精准定位市场带来的冲击日渐扩大，必然打破并改变目前DW1000室内精准定位应用市场一统天下的格局。
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