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10月4日，在谷歌Pixel 8系列新品發(fā)布會上，Pixel Watch 2手表正式發(fā)布，其新增的亮點功能是 UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）。Pixel用戶可以與iPhone用戶跨平臺共享數(shù)字車鑰匙。
9月25日，華為智慧屏V5 Pro全球首創(chuàng)華為靈犀隔空觸控，實現(xiàn)了UWB技術(shù)在華為C端產(chǎn)品中的首度落地。
9月21日，蔚來發(fā)布的手機NIO Phone也標配了UWB，以便與蔚來汽車系統(tǒng)結(jié)合，提供更便捷、智能的車載體驗。
提到無線短距通信技術(shù)，不能不讓人想在8月華為HDC（開發(fā)者大會）發(fā)布的中國原生新一代無線短距通信技術(shù)——星閃 NearLink。
其實星閃和UWB都是非常杰出的近距離通信技術(shù)，但技術(shù)路線有差異，UWB更擅長定位，星閃更適合高速傳輸。
UWB是通過發(fā)射和接收超寬帶電磁脈沖來實現(xiàn)測距和定位的技術(shù),具有高精度、高準確性和多徑抑制能力強等優(yōu)點。UWB可以在短距離范圍內(nèi)進行高精度的測距，并可以通過多路徑傳播的特性進行精確定位，適用于室內(nèi)定位、物體跟蹤和數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域。目前在工業(yè)領(lǐng)域、消費領(lǐng)域和汽車領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。
星閃使用一套標準來整合藍牙和WI-FI等傳統(tǒng)無線技術(shù)的優(yōu)勢，擁有更高的傳輸速度和更低的延遲，適用于實現(xiàn)近距離設(shè)備之間的快速數(shù)據(jù)傳輸和共享，具有高速、低功耗和安全性的特點，可廣泛應(yīng)用于智能汽車、智能家居、智能終端和智能制造等快速發(fā)展的新場景。
由于星閃技術(shù)是2020年由工信部牽頭制定標準，并成立以中國企業(yè)為主的星閃聯(lián)盟（SparkLink），今年8月才剛剛發(fā)布應(yīng)用于產(chǎn)品的星閃技術(shù)，尚未大規(guī)模商業(yè)化，所以這篇文章更側(cè)重于更加成熟的UWB。
雖然UWB在短距離通信上有很大的優(yōu)勢，但它以前在我們普通人眼中沒什么存在感。原因在于UWB在幾年前還主要應(yīng)用于軍事、工業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)，很難與老百姓的生活產(chǎn)生交集。
UWB相關(guān)概念在1960年就被提出。1973年，有了第一個UWB系統(tǒng)的專利。從UWB出現(xiàn)到20世紀90年代，UWB技術(shù)主要用于軍事，進行人員定位和設(shè)備追蹤，例如城市作戰(zhàn)訓練、彈藥倉庫管理、高級研發(fā)等。
直到2002年，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）對其做了功率限制，并允許其進入民用市場。
2013年開始，UWB逐漸應(yīng)用于公安系統(tǒng)、倉儲、物流、醫(yī)院、工廠、煤礦、工地、展館、商場、隧道、機房、機場、體育等40多個不同的垂直領(lǐng)域。
2019年，車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Car Connectivity Consortium，CCC）將UWB列為下一代車輛安全訪問技術(shù)，促進了移動設(shè)備的大規(guī)模可用性。而移動設(shè)備與汽車的UWB連接，需要雙方都具備UWB硬件，并符合相關(guān)標準。
同年，手機廠商將其從B端推向了C端，最先應(yīng)用UWB的手機，是2019年蘋果發(fā)布的iPhone11，此后的蘋果手機上UWB成了標配。
此后，三星、小米、魅族、OPPO、寶馬、蔚來、比亞迪等紛紛入局，開始研發(fā)并裝配UWB技術(shù)產(chǎn)品。UWB開始進入消費領(lǐng)域和汽車領(lǐng)域，與普通人的生活關(guān)系開始密切了起來。
目前，全球只有蘋果、恩智浦、QORVO三家公司可以大規(guī)模供應(yīng)UWB單芯片，其中Qorvo 是因2020年花4億美元收購了當時全球最大的UWB定位芯片供應(yīng)商Decawave進入UWB 芯片領(lǐng)域的。
目前，工廠、煤礦、半導體企業(yè)等需要定位的B端UWB市場由QORVO主導；手機領(lǐng)域的UWB的供應(yīng)以恩智浦和QORVO兩家供應(yīng)商為主，蘋果則是自研自用；而在車規(guī)級UWB芯片領(lǐng)域僅恩智浦能夠提供，形成一家獨大競爭格局。
中國大陸在UWB芯片設(shè)計領(lǐng)域起步較晚，目前已有精位科技、聯(lián)睿電子、紐瑞芯、浩云科技等企業(yè)在研發(fā)UWB芯片產(chǎn)品。
UWB芯片設(shè)計制造完成之后，需要UWB模組廠商、面向企業(yè)級用戶的UWB方案商組裝成芯片模組、信標、基站等對外銷售，并向下游廠商提供 UWB應(yīng)用方案。
國際UWB模組和方案提供商有：Zebra、3DB Access/Microchip、Kinexon、Sewio、Ubisense、Inpixon、Wipelot、Donn Tech、Humatics、LG Innotek等。國內(nèi)較為知名的系統(tǒng)及模塊提供商有清研迅科、浩云科技、移遠通信、信維通信、南京沃旭、鄭州聯(lián)睿等。
對于UWB的前景，恩智浦汽車數(shù)字鑰匙高級市場經(jīng)理董珀非常樂觀。他認為，以前社會對于位置服務(wù)的要求沒有那么高，現(xiàn)在隨著快遞、送餐、泊車等服務(wù)對位置精度要求越來越高，尤其對室內(nèi)高精定位的需求，催生了不少衍生應(yīng)用市場，而定位準、傳輸快的UWB，價值在逐步得到體現(xiàn)，迅速發(fā)展起來。
不只是恩智浦非?？春眠@個市場，現(xiàn)在這個產(chǎn)業(yè)也有了越來越多的跟隨者，包括意法半導體、英飛凌、瑞薩都已經(jīng)開始做UWB產(chǎn)品了。現(xiàn)在大家都在努力從產(chǎn)業(yè)鏈、從需求端去推動，讓最新的UWB技術(shù)投入應(yīng)用。
UWB強在哪里
UWB是一種基于IEEE 802.15.4z無線標準的短距通信方式，旨在提供精確定位和安全通信。其技術(shù)原理是使用了極短的電磁脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，并通過計算從接收器和發(fā)射器之間的時間差來確定物體的位置，可以在幾厘米到幾毫米的范圍內(nèi)定位目標。它所使用的頻段包括3.1-4.8GHz低頻段和6-10.6GHz高頻段兩種，因此被稱為“超寬帶”。
UWB的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面:
定位精度高：UWB采用高頻率脈沖，利用飛行時間（ToF）來精準測量距離和位置，能很輕松在10米距離內(nèi)實現(xiàn)厘米級定位功能，并可在室內(nèi)、地下精準定位。比如蔚來手機就可以對每位車內(nèi)乘員進行精確定位。恩智浦甚至與德國LaterationXYZ公司合作，獲得了利用UWB技術(shù)實現(xiàn)毫米級精準定位其他物品的能力。
安全性高：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(yīng)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(nèi)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(nèi)，讓攻擊者無法對系統(tǒng)進行欺騙。
抗干擾性強：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(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產(chǎn)生擴頻增益。
傳輸速率快：UWB使用帶寬在1GHz以上，在10米距離內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸率可以達到幾十Mbps,甚至接近100Mbps,可比Wi-Fi要低一點，但是比藍牙高不少。
不過，UWB定位技術(shù)雖然可以實現(xiàn)高精度定位，但是UWB信號頻率較高、功率又小，覆蓋范圍相對較小，比較適用于定位精度要求高的應(yīng)用；相比其他定位技術(shù)，UWB設(shè)備成本也較高。據(jù)董珀介紹，目前因為出貨量不夠大，一套UWB定位設(shè)備的價格大概比藍牙貴1倍。
數(shù)字車鑰匙的里程碑
目前UWB離我們最近的應(yīng)用，可能要算是數(shù)字車鑰匙，與NFC或藍牙技術(shù)相比，UWB數(shù)字鑰匙既具備更高的精準度和安全性，同時又提供了很好的自由度。UWB數(shù)字鑰匙能讓車能夠識別用戶身份，在用戶上車后可以自動完成啟動車子、登陸數(shù)字座艙、打開地圖和音樂等一系列的個性化功能，從而將開啟車鎖和車機智能交互兩個割裂的場景用一個數(shù)字ID統(tǒng)一起來。
蔚來就憑借這一優(yōu)勢來提升用戶的特定場景體驗，例如遠程控車、近場控車、車內(nèi)控車等。如果你有多輛蔚來汽車，都可以連到一部手機上來，以后出門帶手機就行。
其實，UWB在汽車上的應(yīng)用，蔚來不是第一家，但也算是前期的參與者。
在2020年6月的WWDC全球開發(fā)者大會上，蘋果宣布與寶馬公司合作推出基于iPhone的數(shù)字車鑰匙CarKey。2021年11月，寶馬推出的BMW iX xDrive50配備了UWB數(shù)字鑰匙（Digital Key Plus）。
2021年7月，車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（CCC）發(fā)布了汽車數(shù)字秘鑰3.0版規(guī)范，將UWB與藍牙低功耗無線技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)通過兼容的移動設(shè)備進行被動無鑰匙進入和引擎啟動。這也被視為數(shù)字鑰匙進入下一階段的里程碑事件。
2022年，蔚來在ET7和ET5上使用了由德國零部件供應(yīng)商科世達（KOSTAL）提供的UWB數(shù)字鑰匙技術(shù)方案。這次NioPhone的上市讓蔚來的UWB應(yīng)用形成了閉環(huán)。
此后，奧迪、大眾、福特、本田、現(xiàn)代、凱迪拉克等外資品牌，以及國內(nèi)的小鵬、長城、比亞迪等自主品牌的車型上也逐漸開始配備UWB數(shù)字鑰匙。
董珀告訴汽車商業(yè)評論，UWB在智能手機、汽車電子、IoT、智能家居、穿戴設(shè)備、AR/VR、室內(nèi)導航尋物等領(lǐng)域有著豐富的應(yīng)用場景。
來源：Data Bridge Market Research
據(jù)市場研究公司Data Bridge Market Research分析，2021年UWB市場規(guī)模為11.6億美元，預計到2029年將達到18.4億美元，預測期內(nèi)復合年增長率為5.90%。
有關(guān)預測顯示，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、消費者標簽和實時定位系統(tǒng)（RTLS）等。
據(jù)Qorvo市場經(jīng)理孔德正介紹，目前UWB在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括UWB數(shù)字鑰匙和UWB雷達，將來會有更多的應(yīng)用場景。
交通領(lǐng)域的功能拓展
目前，UWB在車端的滲透率并不高。?據(jù)馳芯半導體預測，目前裝載UWB的汽車終端或許仍不足5%。
不過，從行業(yè)調(diào)查來看，UWB未來會成為大部分旗艦或者中高端手機的標配功能，而在車端 UWB 普及率也將逐步提高，到2025 年會占到汽車總市場的 15％，2027 年將增長到23.3％。
目前整體車端軟硬件BOM成本現(xiàn)在大概100美元，預計到2025年可以降低到70美元。
除了汽車數(shù)字鑰匙之外，通過復用車端UWB硬件，可以實現(xiàn)更豐富的功能與體驗，在交通領(lǐng)域主要拓展了車內(nèi)活體檢測、腳踢雷達、AVP代客泊車三大方面的應(yīng)用：
歐洲E-NCAP決定從2023年開始將車內(nèi)兒童存在檢測(CPD, Child Presence Detection)納入測評車輛的評分系統(tǒng)。UWB的短距離雷達非常敏感，可以通過檢測車輛內(nèi)外的人員和物體，這不僅有助于防止小孩和嬰幼兒遺留在車內(nèi)，還可以在駕駛員睡著或失去行動能力時，向駕駛員保護系統(tǒng)發(fā)出警報。
據(jù)孔德正介紹，UWB既可以提供類似毫米波的活體檢測，還可以監(jiān)測到人類的呼吸頻率，甚至可以通過呼吸頻率算法大體判斷出被監(jiān)測者的年齡段。
現(xiàn)在大部分非接觸后備箱開關(guān)方案，采用電容傳感器或毫米波雷達來實現(xiàn)。電容方案價格較便宜，但對電磁干擾也較為敏感，容易誤觸發(fā)或失靈；而毫米波雷達可以有效檢測踢腿的動作，而且不受周邊電磁環(huán)境及天氣的干擾，但價格較昂貴。
UWB全向天線靈敏度很高，車廠可以將UWB傳感器安裝在車內(nèi)以及車外車箱后尾部，利用UWB的雷達功能提供非接觸后備箱開關(guān)方案，其穩(wěn)定性相比電容方案足夠高，但比毫米波方案便宜，功耗也低于毫米波雷達。
另一個典型應(yīng)用場景就是泊車，甚至是AVP代客泊車。簡單來說，UWB技術(shù)通過TOF測量法，能夠非常精確地確定兩個超寬帶設(shè)備的距離以及物體在給定空間中的位置。通過點到點的快速車距感應(yīng)，在地下停車場等沒有信號或信號較差的地方，與配備UWB設(shè)備的停車場系統(tǒng)連接，實現(xiàn)車輛協(xié)調(diào)和障礙物檢測，將車輛無縫導航到空余的停車位。
此外，UWB在汽車上的應(yīng)用還包括無感支付、精準的無線充電，甚至在V2X場景里面，都可以使用UWB來偵測和周圍物品的距離，防止碰撞。
從發(fā)展趨勢看，手機廠商和汽車主機廠商都將成為UWB生態(tài)鏈的主力，通過UWB技術(shù)進行人車互聯(lián)，建立更廣泛的生態(tài)應(yīng)用，給汽車的使用者帶來更加安全、方便的駕乘體驗。
編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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