UWB技术的优势和应用

工业物联网（IIoT）正以超预期的速度发展，推动制造业、能源和交通等领域的智能化转型。随着无线通信、传感器技术、数据分析技术的进步，工业物联网设备在工业中被广泛应用，实现了生产过程的实时监控和运营优化。根据市场研究报告，工业物联网市场的全球规模在2023年已达到263亿美元，并预计到2028年将超过500亿美元，复合年增长率（CAGR）约为14.7%。      

无线通信技术堪称工业物联网的神经系统。其编织起一张无形的数据网，确保了设备间的即时对话与协作。而作为无线通信技术中的后起之秀，UWB（超宽带）技术正凭借多重优势，不断推动工业场景智慧升级，加速决策智能化，引领制造业驶入数字与智能交融的工业新纪元。

在定位上独步天下   

UWB技术其实已经存在于大众的身边。华为手表使用UWB技术去解锁汽车，苹果则将UWB技术用于丢失物品的寻找，其他消费电子设备中也多有类似应用。正如Qorvo市场经理孔德正所指出，UWB的定位功能在众多场景中可以实现精准的空间感知，并且结合其他软件和算法，能够为客户提供高效的应用解决方案。

作为无线通信领域的后起之秀，UWB具有多重技术优势：

可以实现非常精准的厘米级定位功能，测距误差小于10cm，在目前的无线定位技术中属于最高级别；

UWB是超宽带技术，在复杂的环境，如工业场景中，有更强的稳定性，不会像蓝牙、Wi-Fi、GPS等容易受到环境的干扰；

即便在复杂的工业环境下，UWB依然能提供稳定可靠的通信，并实现超低的传输延迟，远超GPS的定位速度，达到50到1000倍的加速效果；

随着技术的成熟和规模化应用，UWB的部署成本显著下降，使其在工业场景中的应用更加经济可行；

UWB遵循802.15.4z标准，提供顶尖的安全性能，适用于支付和门禁等最高安全等级的系统。

敏锐捕捉到UWB技术的独特价值，Qorvo很早就投身该领域，致力于研发兼备优异性能、极低功耗与高度集成的UWB芯片解决方案。孔德正表示，Qrovo所有的产品和方案具有4大引领关键技术趋势的核心力量，即“连接万物、电气化、AI/数字化、移动性”，而UWB技术作为“连接万物”的核心构件，扮演着不可或缺的角色。

在Qorvo公司的不懈推动下，UWB如今已经广泛渗透进工业应用的诸多领域。在大型工厂、化工厂、钢铁厂和半导体制造厂等工业环境中，UWB技术能够精确追踪人员和设备的位置，如自动导引车辆（AGV）的运动轨迹，以及物料在生产线上的位置，帮助优化生产流程和提升工作效率。“以前追踪产品要用RFID或扫码，都需要人为参与，使用UWB之后，就可以完全自动地实现定位。”孔德正表示。

在高风险的隧道中工作，人员佩戴了UWB定位标签，就可以进行精准定位。有多少员工，分别在什么位置，与车辆之间的相对位置如何，都可以一清二楚。而且，利用UWB定位与实际时间高度同步，可以实现高效的人和叉车之间的防碰撞监控系统。

灵活高效的部署方式   

现有的其他无线技术都可以实现定位，但是精度却不太人满意。而UWB技术的核心在于其独特的脉冲波发射机制，这种机制使得UWB系统能够在信号与环境噪音之间做出清晰的区分，从而实现极高的定位精度。

孔德正指出，UWB信号是一种脉冲波，与传统的连续波不同，它在极短的时间内发射，通常在几纳秒内完成，这种短暂的脉冲波长能够提供极高的分辨率，使系统能够精确测量信号的到达时间差（Time of Arrival, ToA）或到达时间差的差值（Time Difference of Arrival, TDoA），进而计算出发送者与接收者之间的精确距离。当前，Qorvo性能最优的UWB芯片已经可以实现±6cm的精准定位。

基于本身的技术特点，UWB设备的部署架构多种多样，可以根据不同的工业场景和具体需求进行选择和优化。

对于需要更全面定位服务的大型工业场所，如工厂、仓库或矿山，建立基础设施定位系统是必要的。这种系统通常涉及在设施内安装多个UWB定位信标或基站，它们可以与携带UWB标签的移动设备进行通信。孔德正表示，这就类似于做Wi-Fi网关这样的部署，通过多基站之间TDoA或独立基站PDoA定位，系统能够确定设备在地图上的精确位置。这种部署方式可以提供绝对位置信息，而非仅仅是相对位置，非常适合于需要监控整个工作区域的场景。

在需要动态定位和预警的环境中，如工厂车间或矿山，构建一个基于UWB的Mesh网络可以提供实时的人员和设备位置信息。Mesh网络允许每个设备（节点）不仅能够与其他节点通信，还可以作为信号中继站，即使在信号遮挡的情况下，也能保持网络的连通性。这种网络结构特别适合于需要在动态环境中进行人员和设备跟踪的情况，如紧急情况下的人员定位和救援。

在简单的应用场景中，如隧道或固定路径的定位，点对点定位是一种低成本的解决方案。它不需要复杂的基础设施，而是依赖于两个设备之间的直接通信，通过测量信号的到达时间或到达时间差来确定相对位置。这种定位方式特别适合于需要沿着固定路线移动的物体，如在隧道中的人员或设备，或在数据中心内部件的定位。

此外，当使用集成UWB的便携设备时，也可以实现点对点定位。比如，两设备靠近即可交互数据，设备间的角距信息被精准读取，结合角度与距离参数，系统即刻解析出双方相对位置，实现智能、直观的空间定位体验。

应用拓展无极限   

在确定位置信息之后，UWB还可以提供高速的无线数据传输。由于具有同NFC一样的安全级别，UWB可以去做支付、门禁开关的应用。并且，UWB的低时延特性，还使得其可以实现Wi-Fi级别的无线音频传输。因此，UWB可以在很多应用中大展身手。

在煤矿中，所有下井人员必须佩戴UWB定位系统，地面控制中心可以随时掌握井下人员的准确位置，一旦发生紧急情况，能够迅速组织救援。

在汽车与工业制造领域，传统产品追踪方法依赖二维码或RFID手动扫描，灵活性受限。引入UWB标签后，系统自动捕捉产品位置，无需人工干预，尤其在难以视觉辨识的批次管理中，展现了无可比拟的优势。上海某汽车品牌已率先在工厂实施UWB技术。新车出厂检测时，每辆车上均配备UWB标签。若车辆需返修或保养，相关信息可直接录入标签内，实现精准跟踪与高效管理。

在消防和应急救援中，救援人员身上的UWB标签能够与其他队员形成mesh网络，即使在地下室或建筑物内部，也能保持良好的位置共享和通信，提高救援效率和安全性。

许多机器人依赖于地上的磁条或激光/视觉算法来引导其轨迹。这些方法存在一定的局限性，如移动路径需要提前部署。相比之下，UWB技术提供了更高精度的定位，允许机器人在没有预设路径的情况下自由移动，提高了其灵活性和适应性。

在医疗领域，尤其是急救情境下，UWB技术的应用愈发广泛。于繁忙的急救室与病房中，关键医疗设备的位置信息，皆由UWB精准掌控，确保紧急时刻资源迅速到位。

除此之外，还有多个应用场景中都出现了UWB的身影。而正是因为UWB的存在，工业物联网在定位方面的短板正在得以补齐。

为了让UWB进入更多的应用场景，加快客户的开发速度，Qorvo也是做了很多细致的工作，比如，给客户提供从芯片到模组以及开发套件，还联合方案商提供系统层级的解决方案。尤为关键的是，Qorvo对产品射频组件进行了深度优化，这一举措在工业场景下释放显著的差异化优势，为客户创造非凡价值。