超寬帶（UWB），這個(gè)上世紀(jì)60年代被提出來(lái)的技術(shù)，最近幾年又重新得到人們的青睞。原來(lái)UWB是以通信應(yīng)用技術(shù)方向，被推出來(lái)的，現(xiàn)在又同時(shí)以高精度定位技術(shù)，特別是室內(nèi)定位，也就是非暴露空間定位技術(shù)隆重推出來(lái)的。它將定位與通信功能集于一身，顯得特別時(shí)髦，特別喜人，特別有吸引力。尤其是在2019年9月蘋(píng)果的iPhone11發(fā)布會(huì)宣布其搭載有U1芯片，UWB悄然進(jìn)入消費(fèi)類市場(chǎng)，何為悄然？因?yàn)樘O(píng)果公司在發(fā)布會(huì)上并未對(duì)這顆神秘的芯片做任何介紹。但是，這對(duì)于室內(nèi)定位可能是有劃時(shí)代意義的大事，估計(jì)今后的五到十年內(nèi)，UWB會(huì)大顯身手。

超寬帶定位是怎么回事情？這里不妨做個(gè)簡(jiǎn)單介紹。UWB（Ultra Wide Band ）即超寬帶技術(shù)，它是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB定位采用了寬帶脈沖通訊技術(shù)，具備極強(qiáng)的抗干擾能力，使定位誤差減小。UWB室內(nèi)定位技術(shù)的出現(xiàn)填補(bǔ)了高精度定位領(lǐng)域的空白，它具有對(duì)信道衰落不敏感、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、低截獲能力、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供0.1米級(jí)的定位精度等優(yōu)點(diǎn)。

和傳統(tǒng)的無(wú)線通信不同，UWB 并不使用載波，而是通過(guò)收發(fā)低能量的脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，測(cè)距方法是用信號(hào)的傳輸時(shí)間測(cè)量實(shí)現(xiàn)的，就是通過(guò)計(jì)算信號(hào)在兩個(gè)設(shè)備之間的傳輸時(shí)間差來(lái)確定距離。所以，在小范圍區(qū)域內(nèi)，UWB 可以提供比 Wi-Fi、藍(lán)牙更精準(zhǔn)的定位結(jié)果，蘋(píng)果還在英文產(chǎn)品介紹頁(yè)中將其稱為“客廳內(nèi)使用的 GPS 系統(tǒng)”。

UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)通常由三個(gè)組成部分，它們：一是UWB定位標(biāo)簽。定位標(biāo)簽為有源標(biāo)簽，能做成不同的形態(tài)固定在物體、車輛或佩戴在人員身上使用，在不同應(yīng)用環(huán)境下?lián)碛卸嘧冃浴Ｋ亩ㄎ痪萚敏感詞]可達(dá)到5-10cm，標(biāo)簽發(fā)出的UWB脈沖信號(hào)，通過(guò)定位基站（定位傳感器）接收和傳輸。每一個(gè)標(biāo)簽都有唯一的ID號(hào)，可通過(guò)這個(gè)ID號(hào)將定位的物體聯(lián)系起來(lái)，使定位基站（定位傳感器）通過(guò)標(biāo)簽找到實(shí)際定位的位置。標(biāo)簽傳輸信號(hào)持續(xù)時(shí)間很短，能夠允許成百上千的標(biāo)簽同時(shí)定位；二是UWB定位基站。定位基站（定位傳感器）可以通過(guò)到達(dá)時(shí)間差（TDOA）測(cè)量技術(shù)，來(lái)確定標(biāo)簽的位置，并將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)控制器及定位引擎軟件，定位測(cè)量精度達(dá)到厘米級(jí)；三是應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件主要體現(xiàn)為系統(tǒng)功能。UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)基本功能可包括：人員分布，顯示佩戴定位標(biāo)簽的人員分布情況；人員移動(dòng)軌跡，通過(guò)電子地圖實(shí)時(shí)顯示一個(gè)或多個(gè)人員移動(dòng)軌跡；跟蹤指定人員，地圖隨著標(biāo)簽的移動(dòng)自動(dòng)切換，將鼠標(biāo)移到標(biāo)簽上可以看到標(biāo)簽的當(dāng)前狀態(tài)；電子圍欄，通過(guò)平面電子地圖上不同顏色和形狀顯示人員的報(bào)警位置狀態(tài)。

UWB室內(nèi)定位流程：一是每個(gè)定位標(biāo)簽以UWB脈沖重復(fù)不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀；二是定位標(biāo)簽發(fā)送的UWB脈沖串被定位基站接收；三是每個(gè)定位基站利用高敏度的短脈沖探測(cè)器測(cè)量每個(gè)定位標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀到達(dá)接收器天線的時(shí)間；四是定位引擎參考標(biāo)簽發(fā)送過(guò)來(lái)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確定標(biāo)簽達(dá)到不同定位基站之間的時(shí)間差，并利用三點(diǎn)定位技術(shù)及優(yōu)化算法來(lái)計(jì)算標(biāo)簽位置；五是利用單基站定位一般采用AOA（(Angle of Arrival）算法，采用多基站定位多采用TDOA（Time difference of Arrival）算法。

UWB室內(nèi)定位主要適用領(lǐng)域：一是隧道/管廊/地鐵。對(duì)施工人員進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤，隨時(shí)掌握每個(gè)員工在隧道的位置及活動(dòng)軌跡、全隧道人員的位置分布。當(dāng)遇到突發(fā)事故，可以迅速找到被困人員可靠的位置信息，提高搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率；二是整車倉(cāng)儲(chǔ)。實(shí)時(shí)追蹤資產(chǎn)和庫(kù)存，改進(jìn)流程，提高搜索效率，減少資源浪費(fèi)；三是石油化工。零延時(shí)[敏感詞]定位人、車、物的實(shí)時(shí)位置，直觀及時(shí)地反映化工業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)情況、人員狀況，提高石油化工行業(yè)安全保障的力度及效率；四是醫(yī)院/養(yǎng)老院。24小時(shí)智能管控，全天候安全守護(hù)，實(shí)時(shí)分析看護(hù)人員、來(lái)訪人員、病人/老人行為，提升醫(yī)院/養(yǎng)老院精細(xì)化管理效率；五是監(jiān)獄/公安/司法。UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)可進(jìn)行人員的進(jìn)出管理、實(shí)時(shí)位置查詢、禁區(qū)監(jiān)管、隔離距離控制、人員調(diào)度，能對(duì)人員的位、行進(jìn)路線、距離、速度進(jìn)行監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)。實(shí)際上，UWB精準(zhǔn)定位應(yīng)用與服務(wù)遠(yuǎn)不止以上幾個(gè)方面，由于其精準(zhǔn)定位跟蹤所有的人員動(dòng)物、資產(chǎn)物件和事件流程，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大眾消費(fèi)品和數(shù)據(jù)物聯(lián)業(yè)，均有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。UWB實(shí)質(zhì)上可以成為一種時(shí)空傳感器，是物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)不可或缺的伙伴，在高精度室內(nèi)定位、室內(nèi)外融合定位、導(dǎo)航通信融合創(chuàng)新多重領(lǐng)域，具有明日之星的光環(huán)。