UWB強在哪里 UWB的主要優勢體現在哪幾個方面

10月4日，在谷歌Pixel 8系列新品發布會上，Pixel Watch 2手表正式發布，其新增的亮點功能是 UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）。Pixel用戶可以與iPhone用戶跨平臺共享數字車鑰匙。

9月25日，華為智慧屏V5 Pro全球首創華為靈犀隔空觸控，實現了UWB技術在華為C端產品中的首度落地。

9月21日，蔚來發布的手機NIO Phone也標配了UWB，以便與蔚來汽車系統結合，提供更便捷、智能的車載體驗。

提到無線短距通信技術，不能不讓人想在8月華為HDC（開發者大會）發布的中國原生新一代無線短距通信技術——星閃 NearLink。

其實星閃和UWB都是非常杰出的近距離通信技術，但技術路線有差異，UWB更擅長定位，星閃更適合高速傳輸。

UWB是通過發射和接收超寬帶電磁脈沖來實現測距和定位的技術,具有高精度、高準確性和多徑抑制能力強等優點。UWB可以在短距離范圍內進行高精度的測距，并可以通過多路徑傳播的特性進行精確定位，適用于室內定位、物體跟蹤和數據傳輸等領域。目前在工業領域、消費領域和汽車領域都有廣泛應用。

星閃使用一套標準來整合藍牙和WI-FI等傳統無線技術的優勢，擁有更高的傳輸速度和更低的延遲，適用于實現近距離設備之間的快速數據傳輸和共享，具有高速、低功耗和安全性的特點，可廣泛應用于智能汽車、智能家居、智能終端和智能制造等快速發展的新場景。

由于星閃技術是2020年由工信部牽頭制定標準，并成立以中國企業為主的星閃聯盟（SparkLink），今年8月才剛剛發布應用于產品的星閃技術，尚未大規模商業化，所以這篇文章更側重于更加成熟的UWB。

雖然UWB在短距離通信上有很大的優勢，但它以前在我們普通人眼中沒什么存在感。原因在于UWB在幾年前還主要應用于軍事、工業、醫療等行業，很難與老百姓的生活產生交集。

UWB相關概念在1960年就被提出。1973年，有了第一個UWB系統的專利。從UWB出現到20世紀90年代，UWB技術主要用于軍事，進行人員定位和設備追蹤，例如城市作戰訓練、彈藥倉庫管理、高級研發等。

直到2002年，美國聯邦通信委員會（FCC）對其做了功率限制，并允許其進入民用市場。

2013年開始，UWB逐漸應用于公安系統、倉儲、物流、醫院、工廠、煤礦、工地、展館、商場、隧道、機房、機場、體育等40多個不同的垂直領域。

2019年，車聯網聯盟（Car Connectivity Consortium，CCC）將UWB列為下一代車輛安全訪問技術，促進了移動設備的大規?？捎眯?。而移動設備與汽車的UWB連接，需要雙方都具備UWB硬件，并符合相關標準。

同年，手機廠商將其從B端推向了C端，最先應用UWB的手機，是2019年蘋果發布的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，開始研發并裝配UWB技術產品。UWB開始進入消費領域和汽車領域，與普通人的生活關系開始密切了起來。

目前，全球只有蘋果、恩智浦、QORVO三家公司可以大規模供應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定位芯片供應商Decawave進入UWB 芯片領域的。

目前，工廠、煤礦、半導體企業等需要定位的B端UWB市場由QORVO主導；手機領域的UWB的供應以恩智浦和QORVO兩家供應商為主，蘋果則是自研自用；而在車規級UWB芯片領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芯片設計領域起步較晚，目前已有精位科技、聯睿電子、紐瑞芯、浩云科技等企業在研發UWB芯片產品。

UWB芯片設計制造完成之后，需要UWB模組廠商、面向企業級用戶的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。國內較為知名的系統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、鄭州聯睿等。

對于UWB的前景，恩智浦汽車數字鑰匙高級市場經理董珀非常樂觀。他認為，以前社會對于位置服務的要求沒有那么高，現在隨著快遞、送餐、泊車等服務對位置精度要求越來越高，尤其對室內高精定位的需求，催生了不少衍生應用市場，而定位準、傳輸快的UWB，價值在逐步得到體現，迅速發展起來。

不只是恩智浦非?？春眠@個市場，現在這個產業也有了越來越多的跟隨者，包括意法半導體、英飛凌、瑞薩都已經開始做UWB產品了?，F在大家都在努力從產業鏈、從需求端去推動，讓最新的UWB技術投入應用。

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。其技術原理是使用了極短的電磁脈沖來傳輸數據，并通過計算從接收器和發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的主要優勢體現在以下幾個方面:

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米距離內實現厘米級定位功能，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。恩智浦甚至與德國LaterationXYZ公司合作，獲得了利用UWB技術實現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，系統會判定車鑰匙在不在有效范圍內，讓攻擊者無法對系統進行欺騙。

抗干擾性強：UWB采用跳時擴頻信號，系統具有較大的處理增益，在發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。

傳輸速率快：UWB使用帶寬在1GHz以上，在10米距離內的數據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定位技術雖然可以實現高精度定位，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用；相比其他定位技術，UWB設備成本也較高。據董珀介紹，目前因為出貨量不夠大，一套UWB定位設備的價格大概比藍牙貴1倍。

數字車鑰匙的里程碑

目前UWB離我們最近的應用，可能要算是數字車鑰匙，與NFC或藍牙技術相比，UWB數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字ID統一起來。

蔚來就憑借這一優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全球開發者大會上，蘋果宣布與寶馬公司合作推出基于iPhone的數字車鑰匙CarKey。2021年11月，寶馬推出的BMW iX xDrive50配備了UWB數字鑰匙（Digital Key Plus）。

2021年7月，車聯網聯盟（CCC）發布了汽車數字秘鑰3.0版規范，將UWB與藍牙低功耗無線技術相結合，能夠實現通過兼容的移動設備進行被動無鑰匙進入和引擎啟動。這也被視為數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商科世達（KOSTAL）提供的UWB數字鑰匙技術方案。這次NioPhone的上市讓蔚來的UWB應用形成了閉環。

此后，奧迪、大眾、福特、本田、現代、凱迪拉克等外資品牌，以及國內的小鵬、長城、比亞迪等自主品牌的車型上也逐漸開始配備UWB數字鑰匙。

董珀告訴汽車商業評論，UWB在智能手機、汽車電子、IoT、智能家居、穿戴設備、AR/VR、室內導航尋物等領域有著豐富的應用場景。

來源：Data Bridge Market Research

據市場研究公司Data Bridge Market Research分析，2021年UWB市場規模為11.6億美元，預計到2029年將達到18.4億美元，預測期內復合年增長率為5.90%。

有關預測顯示，智能手機將在2027年成為UWB的最大應用市場（對UWB出貨量的需求超過8億個），其次則是汽車、智能家居設備、可穿戴設備、消費者標簽和實時定位系統（RTLS）等。

據Qorvo市場經理孔德正介紹，目前UWB在汽車領域的應用主要包括UWB數字鑰匙和UWB雷達，將來會有更多的應用場景。

交通領域的功能拓展

目前，UWB在車端的滲透率并不高。?據馳芯半導體預測，目前裝載UWB的汽車終端或許仍不足5%。

不過，從行業調查來看，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成本現在大概100美元，預計到2025年可以降低到70美元。

除了汽車數字鑰匙之外，通過復用車端UWB硬件，可以實現更豐富的功能與體驗，在交通領域主要拓展了車內活體檢測、腳踢雷達、AVP代客泊車三大方面的應用：

歐洲E-NCAP決定從2023年開始將車內兒童存在檢測(CPD, Child Presence Detection)納入測評車輛的評分系統。UWB的短距離雷達非常敏感，可以通過檢測車輛內外的人員和物體，這不僅有助于防止小孩和嬰幼兒遺留在車內，還可以在駕駛員睡著或失去行動能力時，向駕駛員保護系統發出警報。

據孔德正介紹，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測者的年齡段。

現在大部分非接觸后備箱開關方案，采用電容傳感器或毫米波雷達來實現。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方案，其穩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。

另一個典型應用場景就是泊車，甚至是AVP代客泊車。簡單來說，UWB技術通過TOF測量法，能夠非常精確地確定兩個超寬帶設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，在地下停車場等沒有信號或信號較差的地方，與配備UWB設備的停車場系統連接，實現車輛協調和障礙物檢測，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。

從發展趨勢看，手機廠商和汽車主機廠商都將成為UWB生態鏈的主力，通過UWB技術進行人車互聯，建立更廣泛的生態應用，給汽車的使用者帶來更加安全、方便的駕乘體驗。

編輯：黃飛

?