UWB技術：未來無線通信技術的趨勢

UWB技術最早應用于軍事領域，主要應用于雷達技術逐漸轉向民用領域。2002年，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)批準UWB技術在民用領域的使用，標志著智UWB技術進入快速發(fā)展階段。此后，國際電信聯(lián)盟( ITu)和歐洲電信標準協(xié)會( ETSI )等組織開始制定相關的國際標準，為UWB技術的研發(fā)和應用奠定了基礎。

而近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能設備的快速發(fā)展，UWB技術開始應用于民用的新興領域。如室內定位系統(tǒng)、汽車領域、消費電子等等。

所謂的UWB技術，即超寬帶技術，是-種利用納秒級窄脈沖發(fā)射無線信號的技術，具有高速率、低功耗、高精度定位等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)窄帶和寬帶技術相比，UWB技術擁有更寬的頻譜范圍，能夠在保持低能耗的同時實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸率。

1   UWB的市場競爭優(yōu)勢與掣肘

UWB目前最主要的應用就是定位，是什么讓UWB技術從傳統(tǒng)諸如:藍牙、WiFi、 RFID 定位技術之中脫穎而出呢?

最重要的就是相較于傳統(tǒng)定位技術，UWB技術的定位精度更高，可以實現(xiàn)厘米級精度的定位，遠高于藍牙、WiFi等技術的定位精度，并可在室內、地下精準定位。比如蔚來手機就可以對每位車內乘員進行精確定位。恩UWB技術實現(xiàn)毫米級精準定位其他物品的能力。UWB技術的抗干擾性相較于傳統(tǒng)定位系統(tǒng)更高。

UWB技術的抗干擾性相較于傳統(tǒng)定位系統(tǒng)更高。UWB采用跳時擴頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產生擴頻增益。

UWB技術的安全性也要更高一些。 UWB在信號中加入了安全時間戳，只有與接收端的滾碼相匹配后，才能得到對應的時間戳，進而解鎖車輛，極大地提升了防中繼攻擊能力;另外UWB能在30米范圍內精確定位鑰匙位置，如果ToF飛行時間過長，系統(tǒng)會判定車鑰匙在不在有效范圍內，讓攻擊者無法對系統(tǒng)進行欺騙。

盡管UWB定位技術能提供精準的位置信息，但它的信號頻率較高且功率較低，導致其覆蓋區(qū)域有限，更適合于對定位準確性有嚴格要求的場景。同時，與其他定位技術相比，UWB設備的成本也相對較高。據(jù)相關機構數(shù)據(jù)，目前市場UWB定位系統(tǒng)的價格大約是藍牙設備的兩倍。

2 UWB技術市場現(xiàn)狀以及未來預測

UWB技術在全球市場上近年來取得了顯著進步，尤其是在智能手機和個人電子設備廣泛使用的背景下。2022年，UWB市場的收益已經(jīng)達到了10億美元的規(guī)模。方面的卓越性能，使其成為消費電子行業(yè)的重要競爭者。現(xiàn)如今的UWB市場正處于快速發(fā)展階段，市場規(guī)模持續(xù)擴大，應用場景不斷拓展。根據(jù)市場調研報告，2022年UWB市場規(guī)模已達到10億美元，預計到2028年將增長至34.5億美元，復合年增長率為17.37%。

而隨著智能手機和其他電子設備的用戶對低延遲無線連接的需求不斷.上升，尤其是在觀看在線視頻和玩游戲等高帶寬應用方面，UWB技術能夠有效滿足這些需求，并預計將在未來幾年促進市場的進一步增長。數(shù)據(jù)顯示，全球智能手機的訂閱量在2018年約為50億，預計到2027年將增至約70億。

目前UWB技術產業(yè)鏈主要分為上游芯片供應商、中游方案商和下游終端應用三個環(huán)節(jié)。

UWB的產業(yè)鏈上游，主要包括提供芯片、分離元器件方案以及定位相關電子元器件的供應商。目前，UWB.上游的海外玩家包括: Qorvo、DecaWave、 恩智浦等。而國內UWB定位芯片市場的主要玩家包括浩云科技、精位科技、紐瑞芯等等。隨著UWB技術的進步，關鍵在于實現(xiàn)核心元器件的標準化，以簡化應用方案的關鍵在于實現(xiàn)核心元器件的標準化，以簡化應用方案的開發(fā)。為了促進產業(yè)的繁榮，底層芯片的商業(yè)模式需要采取“低價走量”的策略；

產業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)是核心力量，涉及UWB模塊制造商、基站與標簽硬件供應商、綜合技術供應商以及具備開發(fā)能力的系統(tǒng)集成商。這一環(huán)節(jié)的任務是將UWB技術從芯片轉化為完整的產品和方案，并滿足客戶的具體需求，深入理解不同應用領域的特定需求。國內已有眾多UWB企業(yè)參與其中，如清研訊科、潤安科技、紅點定位等。就現(xiàn)今的情況來看，中游環(huán)節(jié)的企業(yè)可以分為四類：傳統(tǒng)定位技術企業(yè)、高校與科研機構衍生企業(yè)、看好UWB前景的創(chuàng)業(yè)者以及主營業(yè)務非定位的成，熟企業(yè)；

產業(yè)鏈的下游主要由UWB技術方案的最終用戶組成，包括政府機構、國企和私企等。在下游，UWB技術主要應用于消費級市場的定位服務，例如：各種防丟失定位設備、汽車數(shù)字鑰匙等等。在企業(yè)級市場，UWB技術則主要用于人員物品定位，支持實時監(jiān)控、身份識別、險情監(jiān)控、過程透明化和資產管理等。UWB技術的應用范圍廣泛,覆蓋了倉儲物流、制造業(yè)、發(fā)電廠、化工廠、隧道礦井、司法監(jiān)獄、醫(yī)院、養(yǎng)老院、貴重資產管理、電子圍欄等多個領域。

圖1 UWB市場的產業(yè)鏈

對于未來的市場前景，相關機構普遍的預測都是積極的。預計從2023年的15.5億美元起，UWB市場的規(guī)模將擴大至2028年的34.5億美元，預測期內的年復合增長率將達到17.37%。推動這一持續(xù)增長的主要因素包括全球IT行業(yè)的快速發(fā)展和無線傳感器網(wǎng)絡使用的增加。例如，全球在電信領域的投資在2022年約為1萬億美元，預計未來幾年這一數(shù)字將繼續(xù)上升。

圖2 UWB市場未來趨勢

3   汽車電子：UWB未來重要的增長市場

汽車數(shù)字鑰匙作為智能手機與汽車智能融合的重要接入手段，其地位無可替代。無論是藍牙、NFC還是UWB技術，都在這一-領域發(fā)揮著重要作用。

目前的汽車數(shù)字鑰匙還是以藍牙連接為主，根據(jù)高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2023 年中國市場(不含進出口)乘用車前裝標配數(shù)字鑰匙交付704.30萬輛，同比增長52.48%，搭載率升至33.35%，其中，藍牙方案占比超過90%。相比而言，UWB方案在去年的前裝標配交付僅為30.77萬輛,蔚來、比亞迪、吉利(含極氟)、問界、小鵬是僅有為數(shù)不多已經(jīng)上車的品牌。其市場占比僅為2.1%，由于UWB技術普遍成本高于傳統(tǒng)技術，因此-般只有高端車型才配置。但隨著技術的提升、相關法規(guī)的完善以及成本的下降，UWB數(shù)字鑰匙的滲透率預計是穩(wěn)步上漲的，預計在2027年超過50%，

圖3 未來車用UWB市場將快速上升

除了汽車數(shù)字鑰匙之外，利用車輛現(xiàn)有的超寬帶(UWB)硬件，在未來還可能可以實現(xiàn)更多功能和更的是，車內活體檢測、自動代客泊車(AVP)以及腳踢的是，車內活體檢測、自動代客泊車( AVP)以及腳踢雷達感應等三大應用；

根據(jù)在2023年的開始啟動的歐洲新車評估計劃(E-NCAP)顯示，未來開始把車內兒童存在檢測(CPD)夠探測到車內外的活動和物體，這不僅有助于防止兒童被遺忘在車內，還能在駕駛員昏迷或無法行動時，及時向車輛保護系統(tǒng)發(fā)出警報。不僅是緊急情況下的活體檢測，UWB還能實現(xiàn)監(jiān)測人類的呼吸頻率，并通過特定的算法推測出被監(jiān)測者的年齡段的功能。

而自動代客泊車(AVP)則是另外一個可能會在未來大規(guī)模普及的利用UWB技術的功能。UWB技術通過時間飛行測量法( TOF)能夠精確地確定兩個超寬帶設備之間的距離以及物體在特定空間內的位置。通過點對點的快速車輛距離感應，在沒有信號或信號較弱的地下停車場等地，與配備UWB的停車場系統(tǒng)連接，實現(xiàn)據(jù)我們了解目前市場上大多數(shù)的非接觸式后備箱開

據(jù)我們了解目前市場上大多數(shù)的非接觸式后備箱開啟方案采用的是電容傳感器或毫米波雷達技術。電容傳感器雖然成本較低，但對電磁干擾較為敏感，容易出現(xiàn)誤觸發(fā)或失效;而毫米波雷達則能夠有效檢測到踢腿動作，且不受周圍電磁環(huán)境和天氣的影響，但其成本較高。這是就需要用到UWB技術的全向天線了，其具有極高的靈敏度，汽車制造商可以將UWB傳感器安裝在車內或車外的后備箱部分，利用其雷達功能實現(xiàn)非接觸式后備箱開啟。這種方案的穩(wěn)定性優(yōu)于電容傳感器，成本低于毫米波雷達，且功耗更低。

此外，UWB技術在汽車上的應用還擴展到了無感支付、精確的無線充電，甚至在車對一切(V2X)的場景中，也可以使用UWB來檢測與周圍物體的距離，預防碰撞?？梢灶A見，手機制造商和汽車主機廠將成為UWB生態(tài)系統(tǒng)的主要推動者。通過UWB技術實現(xiàn)人車互聯(lián)，構建更廠泛的生態(tài)應用，為汽車用戶帶來更加安全和便捷的駕駛體驗。

4   結束語

超寬帶技術( UWB )作為-項新興的無線通信技術，正以其獨特的優(yōu)勢和廣闊的應用前景，逐漸滲透到我們生活的方方面面。從最初的軍事應用，到如今在消費電子、汽車、工業(yè)等領域嶄露頭角，UWB技術正以其精準定位、低功耗、高安全性等特點，引領著無線通信技術的革新。

回顧過去，展望未來，UWB技術的市場規(guī)模將持續(xù)擴大，應用場景不斷拓展。隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能設備的快速發(fā)展，UWB技術將在室內定位、汽車、工業(yè)自動化、醫(yī)療健康等領域得到更廣泛的應用。預計未來幾年，UWB市場規(guī)模將持續(xù)擴大，UWB 技術在汽車領域的應用將不斷拓展，包括數(shù)字鑰匙、車內活體檢測、自動代建更加智能、便捷、安全的汽車生態(tài)系統(tǒng)。

總而言之，UWB技術正以其獨特的優(yōu)勢和廣闊的應用前景，逐漸成為無線通信技術的重要發(fā)展方向。未來，UWB技術將在更多領域得到應用，為我們的生活帶來更多便利和驚喜。讓我們共同期待，UWB技術在未來能夠創(chuàng)造更加美好的未來!

（本文來源于《EEPW》202407）