前言

習(xí)近平總書(shū)記指出，“當(dāng)前，全球數(shù)字化發(fā)展日益加快，時(shí)空信息、定位導(dǎo)航服務(wù)成為重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施”。時(shí)空信息、導(dǎo)航定位服務(wù)已成為行業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新的有力突破口和我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)極。近年來(lái)，基于北斗的室外定位技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)已趨于成熟，時(shí)空信息與位置服務(wù)的大量需求與應(yīng)用正從室外轉(zhuǎn)向室內(nèi)，即非暴露空間。非暴露空間位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)是在室內(nèi)、地下等非暴露環(huán)境下，以地理信息系統(tǒng)（GIS）、高精度導(dǎo)航定位、高精度空間信息感知、融合、表達(dá)等技術(shù)為基礎(chǔ)，提供精準(zhǔn)位置信息的高技術(shù)服務(wù)業(yè)。

圍繞非暴露空間，賽迪研究院和全圖通位置網(wǎng)絡(luò)有限公司已連續(xù)三年開(kāi)展合作研究。2021年發(fā)布的《非暴露空間導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析報(bào)告》對(duì)產(chǎn)業(yè)概念內(nèi)涵和市場(chǎng)發(fā)展情況展開(kāi)了細(xì)致梳理與分析，2022年發(fā)布的《非暴露空間產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2022版）》重點(diǎn)圍繞產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)和發(fā)展動(dòng)向，梳理了非暴露空間的發(fā)展情況，對(duì)技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)向、應(yīng)用場(chǎng)景和創(chuàng)新應(yīng)用案例進(jìn)行了闡述，分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題，并提出未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干措施建議，以期對(duì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和行業(yè)管理提供參考。

基于對(duì)UWB技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最新研判，編制了《非暴露空間UWB技術(shù)》，深入剖析了UWB技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，對(duì)技術(shù)概念、研究歷程、算法原理、技術(shù)特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、企業(yè)近況、趨勢(shì)熱點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景、典型案例等進(jìn)行了全面闡述，分為技術(shù)篇、產(chǎn)業(yè)篇、應(yīng)用篇、展望篇4個(gè)部分。

技術(shù)篇，從技術(shù)本身出發(fā)，理清技術(shù)基本概念和發(fā)展歷程，分析了主流的定位算法原理，梳理了非暴露空間定位技術(shù)體系，并對(duì)UWB技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了深入闡釋。

產(chǎn)業(yè)篇，根據(jù)UWB技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈情況，分析國(guó)內(nèi)外UWB技術(shù)發(fā)展情況及企業(yè)近況，對(duì)近期產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)事件進(jìn)行了回顧和總結(jié)。

應(yīng)用篇，從消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)應(yīng)用著手，闡釋了UWB技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景和典型案例。

展望篇，對(duì)UWB技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展當(dāng)前面臨的問(wèn)題展開(kāi)深入分析，結(jié)合未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。

如有不當(dāng)之處，敬請(qǐng)指正。

第一章  技術(shù)篇

第一節(jié) UWB技術(shù)概述

UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）是一種利用納秒至亞納秒級(jí)的超窄脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，基于到達(dá)時(shí)間差定位法（Time Difference of Arrival， TDOA）、飛行時(shí)間測(cè)距法（Time of Flight， TOF）、到達(dá)角度定位法（Angle of Arrival， AOA）等原理實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的技術(shù)。UWB技術(shù)早期主要用于軍事雷達(dá)及軍用通信領(lǐng)域，直至2002年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)開(kāi)放3.1-10.6 GHz頻段為UWB民用頻段，解除了UWB技術(shù)在民用領(lǐng)域的限制。

2008年，我國(guó)工業(yè)和信息化部正式頒布《超寬帶（UWB）技術(shù)頻率使用規(guī)定》，規(guī)定UWB發(fā)射信號(hào)帶寬至少500 MHz，目前我國(guó)使用的頻段主要集中在6-9 GHz。2023年1月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《超寬帶（UWB）設(shè)備無(wú)線電管理規(guī)定（征求意見(jiàn)稿）》，規(guī)定超寬帶無(wú)線電發(fā)射設(shè)備是指發(fā)射信號(hào)帶寬（-10 dB帶寬）不少于500 MHz且不大于650 MHz的無(wú)線電發(fā)射設(shè)備，主要應(yīng)用于短距離高速無(wú)線數(shù)據(jù)通信、定位、測(cè)距、感知等領(lǐng)域，使用頻率為7163-8812 MHz。

圖1  UWB和窄帶的頻譜寬度

來(lái)源：FIRA聯(lián)盟官網(wǎng)

第二節(jié) 技術(shù)研究歷程

UWB技術(shù)的產(chǎn)生最早可以追溯到19世紀(jì)80年代。1887年，德國(guó)物理學(xué)家海因里希·魯?shù)婪颉ず掌潱℉einrich Rudolf Hertz）利用火花間隙發(fā)射器（Spark Gap Transmitter）產(chǎn)生脈沖無(wú)線電證實(shí)了電磁波的存在。1893年，塞爾維亞裔美籍科學(xué)家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）利用脈沖無(wú)線電向公眾展示了無(wú)線電通信的可能。1901年，意大利電氣工程師古列爾莫·馬可尼（Guglielmo Marconi）利用脈沖無(wú)線電橫跨大西洋3500公里傳輸摩斯碼序列。然而，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，UWB技術(shù)在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有得到應(yīng)用?；诔瑢拵盘?hào)（UWB）的定位技術(shù)于20世紀(jì)60年代首次出現(xiàn)于電磁學(xué)領(lǐng)域的研究，開(kāi)始被應(yīng)用于雷達(dá)設(shè)備。1969年至1984年間，美國(guó)天主教大學(xué)（Catholic University of America）的Harmuth出版的書(shū)籍和論文，奠定了UWB收發(fā)器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。幾乎在同一時(shí)間，美國(guó)Sperry Rand公司的Gerald F. Ross等人在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)性地使用了UWB技術(shù)。1973年，Ross發(fā)表的專利（US Patent 3728632）是UWB通信領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑，標(biāo)志著UWB無(wú)線電技術(shù)從概念研究推進(jìn)到實(shí)際應(yīng)用開(kāi)始階段。1972年，UWB脈沖檢測(cè)器申請(qǐng)到美國(guó)專利；1973年UWB通信方式獲得美國(guó)專利；1978年最初的UWB通信系統(tǒng)出現(xiàn)。到20世紀(jì)70年代末，UWB系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)理論已經(jīng)建立。1977~1989年，美國(guó)空軍實(shí)施了UWB系統(tǒng)開(kāi)發(fā)計(jì)劃；1988年美國(guó)國(guó)防部成立了一個(gè)UWB開(kāi)發(fā)專家工作組，主要致力于UWB雷達(dá)和UWB通信兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。80年代末期，該定位技術(shù)又被重命名為無(wú)線脈沖或“無(wú)載波”無(wú)線定位技術(shù)，直到后期，美國(guó)國(guó)防部最終更名為超寬帶定位技術(shù)。1994年后，UWB進(jìn)入公開(kāi)開(kāi)發(fā)階段，并且向民用領(lǐng)域推廣，從而得到快速發(fā)展。1998年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)開(kāi)始征集UWB通信技術(shù)在民用通信中應(yīng)用的意見(jiàn)，并于2002年2月批準(zhǔn)限用于軍用雷達(dá)的UWB技術(shù)運(yùn)用于民用產(chǎn)品上，以提高頻譜效率；2002年4月批準(zhǔn)了把3.1GHz和10.6GHz之間免授權(quán)的頻段分配給UWB使用。此外，歐洲部分地區(qū)也出現(xiàn)了放寬UWB使用限制的動(dòng)向。日本也設(shè)立了UWB工作小組討論其產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題，該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。

盡管如此，該技術(shù)的使用一直被限制在雷達(dá)、近感探測(cè)和軍事通信領(lǐng)域。直到2002年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)頒布UWB使用規(guī)范，允許UWB可以無(wú)授權(quán)使用，該技術(shù)才得以廣泛研究與應(yīng)用。隨后，歐洲、中國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家（地區(qū)）也相繼制定了關(guān)于UWB技術(shù)的使用規(guī)定。UWB技術(shù)最初目的是用于高速通信，因?yàn)樵擃?lèi)信號(hào)帶寬大，具有較高的時(shí)間分辨率等特征，因此逐漸被用于高精度測(cè)距與定位。美國(guó)Intel公司在2002年2月召開(kāi)的開(kāi)發(fā)商會(huì)議上公開(kāi)演示了傳輸速率高達(dá)100Mbit/s的UWB技術(shù)。Time Domain、Multispectral等公司也在進(jìn)行UWB無(wú)線設(shè)備的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，并且已經(jīng)達(dá)到了即將開(kāi)始提供UWB芯片組工業(yè)樣品的階段。

2001年，我國(guó)首次在“863”高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃中將超寬帶定位的無(wú)線通信技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展方向；2007年，ISO通過(guò)MB-OFDM標(biāo)準(zhǔn)，成為UWB技術(shù)首個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)我國(guó)再次提出加強(qiáng)UWB信號(hào)芯片的基礎(chǔ)建設(shè)；2008年初，國(guó)內(nèi)首次進(jìn)入開(kāi)發(fā)民用超寬帶時(shí)代，將超寬帶定位技術(shù)關(guān)聯(lián)的頻譜進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定。2019年8月，三星、恩智浦、博世等企業(yè)聯(lián)手成立FIRA聯(lián)盟，旨在推廣UWB技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化應(yīng)用，為成員企業(yè)之間提供技術(shù)支持、市場(chǎng)推廣和合作機(jī)會(huì)。同時(shí)，積極參與和推動(dòng)UWB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定和相關(guān)政策的制定，推動(dòng)UWB技術(shù)在全球范圍內(nèi)的發(fā)展，自此UWB生態(tài)系統(tǒng)不斷完善，應(yīng)用加速落地。

圖2  UWB技術(shù)研究歷程

第三節(jié) 主流算法原理

一、定位原理

非暴露空間定位原理可以分為基于測(cè)距（range-based）的定位算法和無(wú)需測(cè)距（range-free）的定位算法，兩者各有優(yōu)劣。

1、基于測(cè)距的定位算法

基于測(cè)距的技術(shù)需要測(cè)量目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)之間的距離或方向，利用三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法或極大似然估計(jì)法等已有的數(shù)學(xué)方法對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算。基于測(cè)距的定位算法可獲得較高的定位精度，但對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件和功耗具有較高要求，且易受外界環(huán)境影響。常用算法有：

(1) AOA (Angle of Arrival)：該定位算法基于信號(hào)到達(dá)的角度，通過(guò) 相位差計(jì)算信號(hào)到達(dá)基站不同天線的角度，即可測(cè)算出被定位節(jié)點(diǎn)的大致位置。由于AOA算法涉及角度分辨率，距離基地的距離遠(yuǎn)近會(huì)影響其定位精度，該算法一般不單獨(dú)使用。

(2) TOA (Time of Arrival)：該定位算法基于信號(hào)到達(dá)的時(shí)間，根據(jù)信號(hào)在介質(zhì)中的傳播速度和從發(fā)射端到接收端所用時(shí)間，即可測(cè)算信號(hào)的大致位置。由于信號(hào)在介質(zhì)中的傳播速度容易受到大氣環(huán)境影響，且該定位算法要求發(fā)射端與接收端保持嚴(yán)格的時(shí)鐘同步，因此TOA方法在實(shí)際應(yīng)用中并不能達(dá)到很好的效果，且受到節(jié)點(diǎn)硬件尺寸、價(jià)格和功耗等限制?；?/span>TOF (Time of Flight)的定位算法與TOA本質(zhì)相同，但TOF測(cè)距不依賴時(shí)鐘同步，只取決于時(shí)鐘精度，通常采用雙向測(cè)距法減少時(shí)鐘偏移，提高了測(cè)距精度。

(3) TDOA（Time Difference of Arrival）：該定位算法是對(duì)TOA算法的改進(jìn)，基于信號(hào)到達(dá)不同接收基站的時(shí)間差來(lái)確定信號(hào)位置，因此無(wú)需保證發(fā)射端和接收端的時(shí)鐘同步，只需接收基站之間實(shí)現(xiàn)同步。該算法定位精度相較而言更高，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗多徑能力。

(4) RSSI（Received Signal Strength Indication）：該定位算法基于接收信號(hào)的強(qiáng)度，根據(jù)發(fā)射端和接收端的信號(hào)強(qiáng)度值，計(jì)算出信號(hào)在傳播過(guò)程中的衰減程度，將傳輸損耗轉(zhuǎn)換為距離即可得到被定位節(jié)點(diǎn)的位置。由于該定位算法利用信號(hào)的衰減程度進(jìn)行測(cè)距，因此周邊環(huán)境如溫度、障礙物等將對(duì)信號(hào)傳播及其衰減造成較大影響。由于目前大部分無(wú)線傳輸模塊都能夠直接測(cè)量信號(hào)衰減的RSSI值，因此利用該定位算法無(wú)需額外硬件設(shè)備，滿足當(dāng)前低功耗、低成本的發(fā)展趨勢(shì)。

2、無(wú)需測(cè)距的定位算法

無(wú)需測(cè)距的定位算法利用關(guān)聯(lián)性或者模式匹配方法來(lái)估算節(jié)點(diǎn)位置，對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件和功耗的要求較低，受環(huán)境影響較小，但其定位精度相對(duì)較低。無(wú)需測(cè)距定位算法主要包括：質(zhì)心法、近似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法、DV-Hop（Distance Vector-Hop）算法等。

第四節(jié) 技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

一、非暴露空間定位技術(shù)體系

圖3  現(xiàn)有主要室內(nèi)定位技術(shù)精度與作用范圍對(duì)比

1、廣域非暴露空間定位技術(shù)

（1）A-GPS定位技術(shù)：響應(yīng)速度快，室內(nèi)定位精度低

A-GPS（Assistant-GPS）即輔助全球定位技術(shù)，該技術(shù)利用手機(jī)基站信號(hào)，連接遠(yuǎn)程服務(wù)器，配合接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速定位，需應(yīng)用于具有GPS模塊的設(shè)備。相比于GPS來(lái)說(shuō)，A-GPS定位速度快，但由于需要與服務(wù)器進(jìn)行多次網(wǎng)絡(luò)通信，占用了大量的通信資源，易受網(wǎng)絡(luò)堵塞影響。同時(shí)，在非暴露空間A-GPS技術(shù)無(wú)法完美解決GPS信號(hào)接收定位的問(wèn)題，因此精度較低。

（2）基站定位技術(shù)：無(wú)需布網(wǎng)，但誤差較大

基站定位技術(shù)通過(guò)接收一個(gè)或多個(gè)基站信號(hào)終端的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度及基站位置測(cè)算被定位節(jié)點(diǎn)的位置。該技術(shù)雖然不會(huì)受到天氣、高架橋或高樓的影響，能夠作為非暴露空間普適化的定位方案，但定位精度與基站密度密切相關(guān)，信號(hào)受基站輸出功率的動(dòng)態(tài)調(diào)整和非視距傳播效應(yīng)的影響，因此定位精度明顯低于GPS；近年來(lái)，隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展演進(jìn)和5G的商用投入，5G的超密集組網(wǎng)技術(shù)也使得基站定位技術(shù)的精度和速度提高，具備廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。

（3）偽衛(wèi)星定位技術(shù)：定位精度高，部署成本較大

偽衛(wèi)星定位技術(shù)的核心是將GNSS信號(hào)引入非暴露空間，利用GNSS信號(hào)模擬器作為信號(hào)的補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外定位對(duì)接。偽衛(wèi)星技術(shù)定位的規(guī)?；y度較低，定位精度為亞米級(jí)，但較高的基站部署成本使該技術(shù)停留在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，尚未投入市場(chǎng)使用。

2、局域非暴露空間定位技術(shù)

（1）紅外線定位技術(shù)：成本較高，易受干擾

紅外線定位技術(shù)利用安裝在非暴露空間的光學(xué)傳感器，接收經(jīng)調(diào)制的紅外線信號(hào)以實(shí)現(xiàn)定位。紅外線定位技術(shù)具有相對(duì)較高的定位精度，但是無(wú)法穿透障礙物，僅能視距傳播；同時(shí)，受室內(nèi)布局和燈光影響較大，定位成本較高，存在一定局限性。

（2）超聲波定位技術(shù)：精度較高，覆蓋范圍有限

超聲波定位技術(shù)一般基于反射式測(cè)距法，根據(jù)發(fā)射波與回波之間的時(shí)間差計(jì)算距離，通過(guò)三角定位方法等算法進(jìn)行定位。超聲波定位能在非可視距離下傳播，定位精度較高且誤差較小，但是超聲波信號(hào)傳輸衰減嚴(yán)重，定位有效范圍有限，同時(shí)需要底層硬件支持，總體成本較高。

（3）Wi-Fi定位技術(shù)：部署廣泛，易受干擾

Wi-Fi定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)非暴露空間定位的主要手段包括測(cè)距交匯法和指紋匹配法兩種。測(cè)距交匯法利用信號(hào)強(qiáng)度衰減模型將Wi-Fi信號(hào)從接入端到接收端之間的強(qiáng)度衰減轉(zhuǎn)化為距離，采用三角定位法實(shí)現(xiàn)位置的測(cè)算，如美國(guó)Google Map。該定位技術(shù)成本低，無(wú)需建立維護(hù)數(shù)據(jù)指紋庫(kù)，但非暴露空間環(huán)境復(fù)雜且非視距現(xiàn)象嚴(yán)重，因此基于RSSI測(cè)距算法的Wi-Fi定位技術(shù)誤差較大。指紋匹配法將非暴露空間場(chǎng)景的位置坐標(biāo)建立專屬信號(hào)特征指紋，通過(guò)匹配估算空間位置，如我國(guó)“尋鹿”定位系統(tǒng)、“翼周邊”定位系統(tǒng)，美國(guó)的Wi-Fi SLAM等。該定位技術(shù)需要建立相關(guān)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建及運(yùn)行維護(hù)要求高，定位精度受信號(hào)強(qiáng)度影響大。

（4）藍(lán)牙定位技術(shù)：市場(chǎng)成熟度高，穩(wěn)定性較差

藍(lán)牙定位技術(shù)與Wi-Fi定位技術(shù)的原理基本相同，根據(jù)測(cè)量終端設(shè)備信號(hào)強(qiáng)度通過(guò)指紋定位算法進(jìn)行定位。蘋(píng)果公司的iBeacon是專用于藍(lán)牙定位的協(xié)議技術(shù)，其定位精度2~3米。藍(lán)牙定位技術(shù)安全性高、芯片成本低、功耗低、設(shè)備體積小，容易大范圍普及和部署實(shí)施，但是該技術(shù)容易受到外部噪聲信號(hào)的干擾，信號(hào)穩(wěn)定性較差，通信范圍較小。

（5）射頻識(shí)別定位：成本較低，覆蓋范圍小

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification, RFID）定位技術(shù)利用射頻信號(hào)進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別和定位的目的?；?/span>RFID的定位系統(tǒng)主要分為采用門(mén)禁方式進(jìn)行區(qū)間定位和根據(jù)RFID標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度及已知的RFID標(biāo)簽位置比較進(jìn)行實(shí)時(shí)定位?；跇?biāo)簽定位的RFID定位技術(shù)需要布設(shè)大量參考標(biāo)簽，難以實(shí)現(xiàn)大范圍推廣應(yīng)用。目前，代表性的RFID定位系統(tǒng)有MIT Oxygen項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的Cricket系統(tǒng)、微軟公司的RADAR系統(tǒng)等。RFID技術(shù)傳輸范圍大、成本很低，但作用距離短，最長(zhǎng)只有幾十米，而且射頻信號(hào)不具有通信能力，只使用射頻識(shí)別技術(shù)是不能進(jìn)行非暴露空間定位的，必須與其他輔助技術(shù)相結(jié)合才能完成。

（6）UWB定位技術(shù)：定位精度高，抗干擾能力強(qiáng)

UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）定位技術(shù)是近年來(lái)興起的高精度定位技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比，UWB定位技術(shù)無(wú)需載波，而是利用納秒至亞納秒級(jí)的超窄脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由多個(gè)傳感器采用TDOA和AOA定位算法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行分析，主要用于低功耗數(shù)據(jù)快速傳輸以及室內(nèi)靜止或移動(dòng)物體/人的定位跟蹤與導(dǎo)航。UWB定位技術(shù)具有較高的頻譜范圍以及500 M以上的數(shù)據(jù)帶寬，能夠獲得厘米級(jí)的定位精度，且具有傳輸速率快、發(fā)射功率低、抗干擾能力強(qiáng)、定位精度高等特點(diǎn)。目前包括美國(guó)、日本、英國(guó)等在內(nèi)的發(fā)達(dá)國(guó)家積極研究UWB技術(shù)，基于其特有的精準(zhǔn)定位、通信安全等優(yōu)勢(shì)，UWB定位技術(shù)在B端市場(chǎng)已經(jīng)具有一定規(guī)模應(yīng)用。但該定位技術(shù)部署成本較高，不支持現(xiàn)有的智能終端，一定程度上限制了消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的應(yīng)用普及。UWB技術(shù)在定位精度、可靠性和技術(shù)成熟度等方面的優(yōu)勢(shì)使其成為目前高精度非暴露空間定位應(yīng)用中最佳的物理層技術(shù)。目前全球UWB定位服務(wù)提供商主要有愛(ài)爾蘭的DecaWave、英國(guó)的Ubisense、美國(guó)的Time domain、Zebra、荷蘭恩智浦等，國(guó)內(nèi)包括聯(lián)睿電子、清研訊科、浩云科技、精位科技等數(shù)十家企業(yè)也開(kāi)始針對(duì)UWB定位技術(shù)開(kāi)展研發(fā)工作。

（7）地磁導(dǎo)航技術(shù)：成本極低、穩(wěn)定性較差

地磁導(dǎo)航技術(shù)基于地磁傳感器，采用指紋匹配的方式將獲取的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)與地磁指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行精準(zhǔn)匹配以實(shí)現(xiàn)定位，最早被廣泛用于航海和軍事等暴露空間定位。在非暴露空間采集到的地磁數(shù)據(jù)本質(zhì)上只具備兩個(gè)維度的指紋信息，地磁特征差異不明顯，因此非暴露空間的地磁信息多用于多源融合定位，與慣性導(dǎo)航技術(shù)組合使用作為輔助和誤差糾正。

（8）慣性導(dǎo)航技術(shù)：抗干擾能力強(qiáng)、累積誤差高

慣性導(dǎo)航技術(shù)利用慣性傳感器采集數(shù)據(jù)，如加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀等測(cè)量物體的速度、方向、加速度等信息，通過(guò)積分定位方法或者基于航位推測(cè)法，經(jīng)過(guò)各種運(yùn)算得到物體的位置信息。該定位技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)的定位精度和連續(xù)性非常高，但隨著時(shí)間的積累增加，慣性導(dǎo)航定位的誤差也在不斷累積。由于定位數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，慣性導(dǎo)航技術(shù)一般與GNSS技術(shù)、Wi-Fi定位技術(shù)等相結(jié)合進(jìn)行輔助導(dǎo)航。

（9）室內(nèi)視覺(jué)定位技術(shù)：定位精度較高、布設(shè)便捷

視覺(jué)定位技術(shù)可分為基于視覺(jué)地圖的定位和無(wú)先驗(yàn)地圖的定位，前者能夠構(gòu)建先驗(yàn)的視覺(jué)地圖，基于先驗(yàn)視覺(jué)地圖進(jìn)行絕對(duì)定位；后者無(wú)法依賴先驗(yàn)視覺(jué)地圖，需對(duì)本體位置與周邊環(huán)境結(jié)構(gòu)進(jìn)行估計(jì)，不具備全局一致性。該技術(shù)主要由基于視覺(jué)的同步定位與地圖構(gòu)建（Simultaneous Localization and Mapping, SLAM）、純視覺(jué)定位和AR導(dǎo)航三個(gè)核心技術(shù)支撐，具有高精度、易部署的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)亞米級(jí)定位精度。但定位算法較為復(fù)雜，運(yùn)算量大，功耗高，且視覺(jué)信號(hào)較容易受到干擾，應(yīng)用限制條件較多。

（10）可見(jiàn)光室內(nèi)定位技術(shù)：抗電磁干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)保密性強(qiáng)

可見(jiàn)光定位（Visible Light Positioning, VLP）作為一項(xiàng)新興的技術(shù)領(lǐng)域，受益于可見(jiàn)光通信技術(shù)的快速發(fā)展，具有高精度、低成本、易搭建等特點(diǎn)，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。該技術(shù)利用發(fā)光二極管（LED）作為信號(hào)光源，建立非暴露空間光源網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行編碼，將空間環(huán)境信息加載于光信號(hào)上，并由LED信號(hào)源發(fā)射，利用終端的傳感器接收信號(hào)后在地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中確定對(duì)應(yīng)位置信息，最終完成定位。可見(jiàn)光室內(nèi)定位技術(shù)無(wú)需部署額外的基礎(chǔ)設(shè)施，不受頻譜許可的限制，并具有抗電磁干擾、數(shù)據(jù)保密性強(qiáng)、傳輸速率高等特點(diǎn)，定位精度可達(dá)分米級(jí)。由于LED參數(shù)不能保證完全相同，因此光源亮度可能有所不同，從而導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)偏差。另外，在實(shí)際應(yīng)用中需改造LED燈具以運(yùn)行相應(yīng)的定位芯片，在一定程度上提高了該技術(shù)的推廣應(yīng)用成本。

（11）高精度音頻定位技術(shù)：芯片定位精度高、抗干擾性強(qiáng)

2021年9月，由武漢大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)推出了全球首款28納米制程、基于RISC-V的音頻室內(nèi)定位專用芯片Kepler A100，具備精準(zhǔn)定位、布設(shè)便捷、無(wú)限并發(fā)、隱私保護(hù)等特點(diǎn)。該定位芯片突破了精準(zhǔn)測(cè)距、窄頻帶漫游的技術(shù)瓶頸，具有抗干擾性強(qiáng)的音頻信號(hào)設(shè)計(jì)、高效音頻信號(hào)處理能力，技術(shù)指標(biāo)與UWB定位技術(shù)、Wi-Fi測(cè)距技術(shù)相當(dāng)，能夠支持50米的信號(hào)有效定位覆蓋能力和0.12米的測(cè)距精度。當(dāng)前我國(guó)音頻定位技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，商業(yè)化產(chǎn)品已在我國(guó)部分高鐵站應(yīng)用落地，提供室內(nèi)導(dǎo)航、接站找人、一鍵報(bào)警等服務(wù)。

二、UWB技術(shù)特點(diǎn)分析

UWB技術(shù)具備幾大優(yōu)勢(shì)。一是定位精度高，UWB技術(shù)采用GHz量級(jí)頻域帶寬的信號(hào)，具有納秒級(jí)時(shí)域脈沖和極高的時(shí)間分辨率，能夠獲得較高的時(shí)間測(cè)量精度，是實(shí)現(xiàn)高精度定位的基礎(chǔ)。UWB技術(shù)能夠實(shí)現(xiàn)亞米甚至厘米級(jí)的定位精度，而根據(jù)實(shí)際使用狀況，精度還能進(jìn)一步縮小至毫米級(jí)別，遠(yuǎn)超藍(lán)牙5.0配合Wi-Fi所能達(dá)到的定位精度。此外，UWB的頻譜范圍與常用的無(wú)線通信信號(hào)不易干擾，能夠較好地與藍(lán)牙、NFC等其他無(wú)線通信技術(shù)融合共存；二是抗干擾能力強(qiáng)，由于超寬帶窄脈沖的信號(hào)特點(diǎn)，UWB能夠抵抗多路徑效應(yīng)，不易受反射/折射信號(hào)和噪聲干擾，因此在非暴露空間中常見(jiàn)的信號(hào)反射、多路徑效應(yīng)等情況下仍能實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度，同時(shí)UWB信號(hào)的抗衰減能力和穿透能力較強(qiáng)，被認(rèn)為是非暴露空間精準(zhǔn)定位的重要選擇；三是安全性高，基于IEEE 802.15.4a和IEEE 802.15.4z國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的UWB技術(shù)，具備在物理層的關(guān)鍵安全擴(kuò)展，如加密和隨機(jī)數(shù)生成等，使其成為一種具有天然的安全性能的精準(zhǔn)測(cè)距技術(shù)，以阻止攻擊訪問(wèn)；四是傳輸速率高，UWB技術(shù)的較大帶寬能夠保證100 Mb/s以上的傳輸速率；五是功耗低，UWB技術(shù)使用周期性的脈沖信號(hào)發(fā)送數(shù)據(jù)，信號(hào)占空比低，脈沖持續(xù)時(shí)間短，避免了發(fā)送連續(xù)載波所需的大量功耗，UWB設(shè)備功率約為藍(lán)牙設(shè)備功率的1/20。UWB技術(shù)憑借穿透力強(qiáng)、功耗低、安全性高，特別是高精度等特性，主要用于低功耗數(shù)據(jù)快速傳輸、高精度的人/物實(shí)時(shí)定位跟蹤與導(dǎo)航，有效彌補(bǔ)GNSS技術(shù)在打造高精度、一體化的非暴露空間定位基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用的缺陷，但仍存在芯片研發(fā)難度高、投入成本大等發(fā)展問(wèn)題。

表1  各類(lèi)定位技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比

定位技術(shù)	UWB	藍(lán)牙	Wi-Fi	ZigBee	紅外	RFID	地磁	計(jì)算機(jī)視覺(jué)	LED可見(jiàn)光	超聲波
功耗	低	較低	中	低	高	中	較低	高	較低	高
范圍	~200米	~10米	3~70米	~40米	~5米	~5米/~100米	/	~10米	/	~5米
定位精度	0.1-0.3米	~2-3米	~3-10米	~3-10米	~5-10米	~1-3米	~2-5米	~1-2米	~1米	0.01-0.1米
成本	較高	較高	低	較高	高	較高	低	高	低	極高
安全性	非常高	較高	較高	較低	高	低	較高	較高	較高	高
穿透性	強(qiáng)	弱	強(qiáng)	弱	無(wú)	弱	/	無(wú)	無(wú)	無(wú)
抗干擾性	強(qiáng)	弱	較弱	較弱	強(qiáng)	弱	極弱	弱	強(qiáng)	強(qiáng)

UWB在抗干擾、高精度上對(duì)比其他定位系統(tǒng)有很大優(yōu)勢(shì)，從國(guó)家產(chǎn)業(yè)上來(lái)看室內(nèi)定位還處于一個(gè)摸索階段，從應(yīng)用中去看它占據(jù)優(yōu)勢(shì)。未來(lái)可以考慮與其他產(chǎn)業(yè)進(jìn)行融合。未來(lái)，超寬帶系統(tǒng)將更多地向軟件層靠近，以滿足更多基于位置空間位置的應(yīng)用需求。這將促進(jìn)底層技術(shù)的發(fā)展，并推動(dòng)軟件標(biāo)準(zhǔn)制定和規(guī)劃。

第二章  產(chǎn)業(yè)篇

第一節(jié) 全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r    

UWB技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈可分為上、中、下游三個(gè)環(huán)節(jié)，其中上游為底層元器件，中游為終端與系統(tǒng)集成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)，下游為基于技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用與服務(wù)環(huán)節(jié)。UWB技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈上游包括UWB芯片設(shè)計(jì)、制造和封裝，產(chǎn)業(yè)鏈中游終端產(chǎn)品和系統(tǒng)集成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)，參與主體主要為硬件模組與方案商，提供UWB模組、UWB基站與標(biāo)簽和一體化解決方案供應(yīng)等。產(chǎn)業(yè)鏈下游為基于技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用與服務(wù)環(huán)節(jié)，涉及公共安全、智慧園區(qū)、智慧物流、智能礦山、智慧城軌、智慧工廠等多種應(yīng)用領(lǐng)域。

圖4  UWB技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈

當(dāng)前，全球競(jìng)爭(zhēng)者主要有愛(ài)爾蘭DecaWave、英國(guó)Ubisense、美國(guó)TimeDomain、荷蘭NXP、法國(guó)BeSpoon、蘋(píng)果、三星等。

DecaWave：總部位于愛(ài)爾蘭，其市場(chǎng)占有率高達(dá)99%，用戶遍布愛(ài)爾蘭、中國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯等國(guó)家。目前Decawave的芯片已經(jīng)在超過(guò)500萬(wàn)臺(tái)設(shè)備上部署，受到全球2500多家企業(yè)的青睞，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車(chē)、消費(fèi)級(jí)應(yīng)用等行業(yè)，為這些行業(yè)的高精度定位服務(wù)提供了保障。作為目前已知唯一支持IEEE802.15.4的UWB定位芯片廠商，DecaWave提供低成本的芯片出售，零售價(jià)格在幾美元。型號(hào)為DW1000的芯片，符合IEEE802.15.4-2011UWB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（在理想條件下，最大可測(cè)量范圍為300m）。應(yīng)用于政府大樓、高貨值倉(cāng)庫(kù)、超級(jí)市場(chǎng)、大型制造車(chē)間、醫(yī)院、敬老院、幼兒園、酒店、大型餐館、娛樂(lè)場(chǎng)所、監(jiān)獄、住宅小區(qū)、物流公司、博物館、科研機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室等人員和重要物資的定位監(jiān)控。

Ubisense：Ubisense公司成立于2003年1月，由來(lái)自劍橋大學(xué)的工程師隊(duì)伍組成，是全球?qū)崟r(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）的領(lǐng)導(dǎo)者，通過(guò)精確實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)追蹤人員和資產(chǎn)以實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)自動(dòng)化，增強(qiáng)管理者對(duì)室內(nèi)/室外追蹤的可視性和控制力。Ubisense UWB的顯著特點(diǎn)是精確可靠的實(shí)時(shí)定位，有源射頻標(biāo)簽適用于室內(nèi)/戶外環(huán)境且高精度，可達(dá)到15厘米，基座設(shè)施可互相替換，具備高可靠性（兩個(gè)感應(yīng)器跟蹤三維定位），為客戶端提供成熟的軟件平臺(tái)。應(yīng)用范圍包括物流、工業(yè)、危險(xiǎn)環(huán)境、醫(yī)療保健、軍事等。其研發(fā)的SmartSpace平臺(tái)通過(guò)在工具和物品上放置標(biāo)簽，并與傳感器連接，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位及工廠運(yùn)作監(jiān)控，并監(jiān)測(cè)和控制計(jì)劃外活動(dòng)。Ubisense目前已成功運(yùn)用于主要汽車(chē)制造生產(chǎn)工廠。

蘋(píng)果：早在2013年蘋(píng)果公司就推出了基于藍(lán)牙通信方式的iBeacon定位技術(shù)，2019年蘋(píng)果發(fā)布的iPhone11中首次運(yùn)用了搭載UWB技術(shù)的U1芯片，蘋(píng)果也成了首家在智能手機(jī)設(shè)備中引入UWB芯片的公司。U1芯片允許iPhone11通過(guò)空間感知技術(shù)，準(zhǔn)確地檢測(cè)到其他配備了U1芯片的蘋(píng)果設(shè)備。iPhone11后的所有iPhone均搭載了這一芯片，并沿用至Apple Watch智能手表、Home Pod mini智能音箱和今年推出的Air Tag。根據(jù)蘋(píng)果的專利查詢，蘋(píng)果早在2006年就申請(qǐng)過(guò)UWB用于ToF和網(wǎng)絡(luò)定位的專利，時(shí)間點(diǎn)甚至在初代iPhone發(fā)布之前。UWB僅在6.24GHz和8.2368GHz兩種不同頻率下傳輸，且發(fā)布之初僅與其他的U1芯片通信。此后，蘋(píng)果又陸續(xù)申請(qǐng)了數(shù)項(xiàng)與UWB相關(guān)的專利，用于精準(zhǔn)的室內(nèi)定位和室內(nèi)導(dǎo)航，應(yīng)用場(chǎng)景包括無(wú)感門(mén)禁認(rèn)證、物品定位、動(dòng)物定位、手機(jī)互聯(lián)定位等。2021年4 月，蘋(píng)果發(fā)布“AirTag”智能追蹤器，當(dāng)用戶移動(dòng)時(shí)，蘋(píng)果的“精確查找”會(huì)借助UWB芯片，精確測(cè)定用戶與AirTag間的距離。

恩智浦：UWB重要的芯片供應(yīng)商。在2019年6月的年度開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，恩智浦宣布推出UWB技術(shù)，旨在服務(wù)包括移動(dòng)終端、汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)等多個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)。恩智浦與大眾合作，將UWB技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)門(mén)鎖。恩智浦的產(chǎn)品方案是以手環(huán)或手機(jī)為移動(dòng)終端，采用藍(lán)牙+UWB雙重控制，即UWB技術(shù)用于精準(zhǔn)定位，藍(lán)牙用于數(shù)據(jù)交換和認(rèn)證，同時(shí)采用NFC作為備份保證，確保移動(dòng)終端在沒(méi)有電的情況下，仍然能打開(kāi)車(chē)門(mén)。恩智浦UWB芯片在視距下其定位精度在10厘米之內(nèi)，復(fù)雜環(huán)境下也有1米的精確度。

UWB目前已在部分旗艦智能手機(jī)中應(yīng)用。2021年，UWB已在超過(guò)3億部智能手機(jī)中采用，普及率~20%。根據(jù)ABI Research的數(shù)據(jù)，到2025年，全球應(yīng)用UWB的終端設(shè)備出貨量將超過(guò)10億臺(tái)。預(yù)計(jì)UWB市場(chǎng)將以兩位數(shù)百分比增長(zhǎng)。智能手機(jī)將成為為UWB的最大應(yīng)用市場(chǎng)，其次則是汽車(chē)、智能家居設(shè)備、可穿戴設(shè)備。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Market&Market預(yù)測(cè)，全球UWB市場(chǎng)規(guī)模將從2020年的11億美元增長(zhǎng)到2025年的27億美元。UWB技術(shù)正逐漸成為連接未來(lái)智能手機(jī)、汽車(chē)、智能家居、VR/AR四大個(gè)人終端的重要技術(shù)。據(jù)ABI Research預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2019年-2025年，支持UWB的智能手機(jī)出貨量將從4200萬(wàn)多部增長(zhǎng)至5.14億部，集成UWB芯片的智能手機(jī)將占32.5%，主要用于解鎖、無(wú)線支付等應(yīng)用，這將進(jìn)一步帶動(dòng)C端UWB市場(chǎng)發(fā)展。按此趨勢(shì)發(fā)展，據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Market&Market預(yù)測(cè)，全球UWB市場(chǎng)規(guī)模將從2020年的11億美元增長(zhǎng)到2025年的27億美元。

圖5  UWB市場(chǎng)及應(yīng)用趨勢(shì)

第二節(jié) 我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)內(nèi)的UWB產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài)建設(shè)正處于起步階段，但上下游參與度很高。2020年10月，小米發(fā)布“一指連”技術(shù)，支持小米UWB技術(shù)的手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的厘米級(jí)定位，指向任意智能設(shè)備都可直接控制，角度測(cè)量精度可達(dá)±3°。2021年5月，OPPO發(fā)布了專屬OPPO Find X3系列的配件——OPPO一鍵聯(lián)手機(jī)殼套裝。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)支持OPPO UWB空間感知技術(shù)（超寬帶技術(shù)）的一個(gè)手機(jī)配件，能用來(lái)精準(zhǔn)控制其他智能家居。

政策方面，緊抓北斗全面建成重大機(jī)遇，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化。當(dāng)前北斗規(guī)?；瘧?yīng)用進(jìn)入市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化、國(guó)際化發(fā)展的關(guān)鍵階段，我國(guó)加強(qiáng)系統(tǒng)謀劃和頂層設(shè)計(jì)，出臺(tái)了一系列推動(dòng)北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策文件，非暴露空間產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來(lái)重大機(jī)遇。2021年7月，工信部等十部門(mén)出臺(tái)《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，提出加快提升端到端網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算、高精度室內(nèi)定位等關(guān)鍵技術(shù)支撐能力，重點(diǎn)支持建設(shè)與5G結(jié)合的室外北斗高精度定位、室內(nèi)5G蜂窩獨(dú)立定位等共性技術(shù)平臺(tái)。2021年9月，工信部等八部門(mén)出臺(tái)《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》，指出突破高精度定位等關(guān)鍵核心技術(shù)，加強(qiáng)高可靠、廣覆蓋的北斗定位和高精度室內(nèi)定位技術(shù)研發(fā)，進(jìn)一步提升高性能、通用化的物聯(lián)網(wǎng)感知終端供給能力。2022年1月，工信部出臺(tái)了《關(guān)于大眾消費(fèi)領(lǐng)域北斗推廣應(yīng)用的若干意見(jiàn)》，針對(duì)大眾消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用需求，要求突破融合衛(wèi)星/基站/傳感器的室內(nèi)外無(wú)縫定位等關(guān)鍵技術(shù)，加快推進(jìn)高精度、低功耗、低成本、小型化的北斗芯片及關(guān)鍵元器件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，打造室內(nèi)外無(wú)縫連續(xù)定位服務(wù)體系。

投資方面，2022年以來(lái)，UWB資本市場(chǎng)捷報(bào)頻傳。1月，低功耗UWB芯片設(shè)計(jì)公司瀚巍微電子完成8000多萬(wàn)人民幣Pre-A+輪融資；同月，無(wú)線通信系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)公司紐瑞芯科技完成2億元人民幣A輪融資；8月，馳芯半導(dǎo)體完成近億元的Pre-A+輪融資；10月，UWB車(chē)用技術(shù)解決方案商清研智行宣布完成數(shù)千萬(wàn)人民幣A輪融資。

第三節(jié) 近期產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)事件

一、全圖通推出第三代UWB定位基站

2022年6月，全圖通位置網(wǎng)絡(luò)有限公司發(fā)布第三代定位UWB基站，基站面對(duì)以地鐵，煤礦，隧道，車(chē)間為典型場(chǎng)景的非暴露空間設(shè)計(jì)。針對(duì)無(wú)線信號(hào)易受因障礙物等產(chǎn)生的陰影效應(yīng)、因反射、折射、散射等產(chǎn)生的多徑效應(yīng)的影響，采用UWB定位技術(shù)這種高速、低成本和低功耗新興無(wú)線通信技術(shù)。

全圖通研制的第三代室內(nèi)外一體化定位基站，集成高精度定位、長(zhǎng)距離光纖和多光口交換為一體，基站外部防護(hù)等級(jí)為IP65，防塵防水。數(shù)據(jù)接口有四個(gè)光纖接口和一個(gè)千兆以太網(wǎng)接口?？稍诹阆?/span>40度至55度正常工作，常溫下使用壽命大于五年。其最大亮點(diǎn)在于同時(shí)支持CH5（6240～6739.2mhz）和CH9雙頻段服務(wù)和擁有高精度時(shí)間同步系統(tǒng)，可針對(duì)不同的使用者開(kāi)放不同的服務(wù)功能。CH5授權(quán)服務(wù)頻段提供TDOA或TOA定位服務(wù)，信號(hào)覆蓋范圍達(dá)40m，定位精度小于0.5m，單基站并發(fā)容量大于80個(gè)終端，主要服務(wù)于內(nèi)部工作人員，擁有對(duì)工作人員進(jìn)行精準(zhǔn)定位、行動(dòng)區(qū)域劃分、跟蹤行動(dòng)軌跡等功能；而CH9則主要面向外部用戶群體，可對(duì)外部用戶進(jìn)行定位導(dǎo)航等服務(wù)?；揪邆湫⌒徒粨Q機(jī)功能，支持高速率實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。定位基站光纖網(wǎng)絡(luò)提供的雙向傳輸?shù)挠行挷坏陀?/span>1000Mb/s?；揪邆鋾r(shí)間同步功能，使用基于IEEE 1588V2協(xié)議的PTP時(shí)間同步芯片，利用基站間相互的測(cè)量和基站的位置，可以精確進(jìn)行鐘差補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)整網(wǎng)的時(shí)間同步。基站抗電磁干擾能力強(qiáng)，具有抗1.8G、5.8GHz通信設(shè)備干擾、其它WLAN系統(tǒng)及藍(lán)牙設(shè)備干擾的能力。

全圖通通過(guò)在首都機(jī)場(chǎng)線的車(chē)輛段和車(chē)站站臺(tái)與站廳的區(qū)域內(nèi)部部署超寬帶定位基站，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)線全線覆蓋，并結(jié)合空間數(shù)字化技術(shù)、高精度時(shí)間同步技術(shù)等建立首都機(jī)場(chǎng)線全線地鐵北斗定位系統(tǒng)，通過(guò)配發(fā)定位標(biāo)簽和管理型終端，實(shí)現(xiàn)高精度定位、導(dǎo)航功能和管理查詢功能，為智能地鐵各類(lèi)業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)性支撐。

二、華為推出新一代近距離無(wú)線連接技術(shù)“星閃”

2023年8月，華為正式發(fā)布新一代近距離無(wú)線連接技術(shù)—星閃（NearLink），為鴻蒙萬(wàn)物互聯(lián)提供更強(qiáng)大連接。近距離無(wú)線連接技術(shù)星閃的科技亮點(diǎn)具有諸多亮點(diǎn)，一是時(shí)延更低。華為星閃采用300 MHz頻段的超寬帶技術(shù)，在高速運(yùn)動(dòng)及復(fù)雜場(chǎng)景下，具有毫秒級(jí)延時(shí)，延遲極低。二是功耗更低。華為星閃采用藍(lán)牙低功耗技術(shù)，功耗約是藍(lán)牙經(jīng)典模式的八分之一，可最大程度地延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。三是覆蓋更廣。華為星閃采取振蕩器方案，能夠?qū)崿F(xiàn)更廣泛的覆蓋面和更可靠的連接性，即使在復(fù)雜的建筑環(huán)境下也可以穩(wěn)定地連接。四是安全性更高。華為星閃采用軍工級(jí)的AES-128加密算法和自主設(shè)計(jì)的加密芯片，提供更高水平的無(wú)線保護(hù)，確保用戶的數(shù)據(jù)安全。

2023年9月，華為發(fā)布首款隔空觸控電視，搭載了首發(fā)全球首創(chuàng)的交互方式——華為靈犀指向遙控，實(shí)現(xiàn)在大屏上滑動(dòng)、拖拽、圈選等手機(jī)上才有的操控體驗(yàn)。據(jù)稱，這款絕對(duì)指向遙控通過(guò)超寬帶（UWB）技術(shù)，達(dá)到“所指即所得”的隔空觸控效果，讓電視行業(yè)步入“巨幕手機(jī)”的新時(shí)代。

三、谷歌在Chromebook開(kāi)展UWB技術(shù)測(cè)試應(yīng)用

谷歌近期大力布局UWB技術(shù)，Pixel Watch 2將會(huì)搭載UWB模塊。除了這款智能手表，谷歌還計(jì)劃在Chromebook上使用UWB技術(shù)。Chrome Unboxed網(wǎng)站發(fā)現(xiàn)，Chromium Gerrit（一個(gè)開(kāi)源的基于網(wǎng)絡(luò)的代碼協(xié)作工具，開(kāi)發(fā)者可以在上面審查源代碼的修改）中出現(xiàn)了UWB的相關(guān)引用。這表明谷歌目前正在Chromebook上測(cè)試UWB技術(shù)。據(jù)悉，谷歌正在測(cè)試幾種UWB的使用場(chǎng)景，包括Chromebook之間的連接、Chromebook和手機(jī)之間的連接，以及多用戶之間的連接。

第三章  應(yīng)用篇

UWB技術(shù)可以填補(bǔ)定位和方向感知方面在高精度定位上的空白，主要可以應(yīng)用在消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)領(lǐng)域，滿足C端和B端需求。在應(yīng)用方向上則包含尋物定位、室內(nèi)導(dǎo)航、移動(dòng)支付等。UWB技術(shù)正逐漸成為連接未來(lái)智能手機(jī)、汽車(chē)、智能家居、VR/AR等個(gè)人終端的重要技術(shù)。

第一節(jié) 消費(fèi)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域

消費(fèi)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域主要面向C端需求，即以人的定位為主，涉及智慧商超、智慧導(dǎo)覽、智慧醫(yī)療（智慧健康養(yǎng)老）等大眾生活的數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景。伴隨VR/AR的技術(shù)演進(jìn)與應(yīng)用落地，增加位置信息的升級(jí)式交互體驗(yàn)逐漸成為消費(fèi)者的優(yōu)先選擇。傳統(tǒng)的激光定位技術(shù)在進(jìn)行多人交互時(shí)容易追蹤丟失，無(wú)法精準(zhǔn)定位。非暴露空間定位服務(wù)能夠?yàn)槎嗳私换ジ兄挠螒驁?chǎng)景提供更為精準(zhǔn)的空間定位服務(wù)，獲得更好的實(shí)時(shí)交互體驗(yàn)。

由行業(yè)需求推動(dòng)的C端消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域成為UWB廠商心目的主戰(zhàn)場(chǎng)。消費(fèi)電子、智能標(biāo)簽、智能家居、智能汽車(chē)、安全支付領(lǐng)域，成為NXP、Qorvo、ST等企業(yè)的重點(diǎn)研發(fā)場(chǎng)景。如在無(wú)感門(mén)禁、無(wú)感支付、智能家居領(lǐng)域，UWB可以根據(jù)ID信息個(gè)性化配置家居設(shè)置；在消費(fèi)電子領(lǐng)域，UWB手機(jī)及周邊硬件可以用來(lái)室內(nèi)定位、追蹤寵物、快速傳輸數(shù)據(jù)等。

一、主要應(yīng)用場(chǎng)景

智慧商超。隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，商超/購(gòu)物廣場(chǎng)作為重要的室內(nèi)商業(yè)環(huán)境，結(jié)構(gòu)規(guī)模愈發(fā)復(fù)雜，非暴露空間導(dǎo)航與定位技術(shù)為其數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了有力的支撐。在基于B2B2C的商業(yè)模式下，即非暴露空間定位方案提供商向商業(yè)場(chǎng)館提供定位技術(shù)支持，商業(yè)場(chǎng)館應(yīng)用服務(wù)程序再將附近品牌商的優(yōu)惠、新品等營(yíng)銷(xiāo)信息傳送給消費(fèi)者，并向品牌商收取傭金，一方面能夠提供精準(zhǔn)的商超區(qū)域可視化展示、導(dǎo)航導(dǎo)購(gòu)、產(chǎn)品信息推送營(yíng)銷(xiāo)、尋車(chē)等服務(wù)，為消費(fèi)者帶來(lái)良好的購(gòu)物體驗(yàn)；另一方面能夠?yàn)樯坛?jīng)營(yíng)者提供基于位置的大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，如消費(fèi)者到訪頻次、滯留時(shí)間、客流統(tǒng)計(jì)、熱度分析等信息，將用戶位置信息與行為特征聯(lián)系進(jìn)行商業(yè)數(shù)據(jù)分析和挖掘，有利于商超科學(xué)管理和用戶需求刻畫(huà)，以獲得更高的商業(yè)價(jià)值。目前已實(shí)現(xiàn)基于5G的高精度非暴露空間定位解決方案并在商場(chǎng)樓宇開(kāi)展商用驗(yàn)證。

智慧導(dǎo)覽。博物館、藝術(shù)館等大型室內(nèi)展覽場(chǎng)所的展廳復(fù)雜、展品多樣，傳統(tǒng)的導(dǎo)覽講解方式往往無(wú)法滿足觀眾的觀展需求。利用非暴露空間定位技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)的智慧導(dǎo)覽，一方面能夠提供展館展品的實(shí)時(shí)導(dǎo)航和路線規(guī)劃，通過(guò)對(duì)展品設(shè)置電子圍欄能夠?yàn)橛^眾提供針對(duì)性的語(yǔ)音講解服務(wù)，有效帶動(dòng)場(chǎng)館的智能化升級(jí)，為觀眾帶來(lái)更好的觀演體驗(yàn)；另一方面通過(guò)對(duì)貴重展品、文物等資產(chǎn)設(shè)置定位標(biāo)簽和防拆除定位設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)博物館等場(chǎng)所的安防智能化。在浙江省博物館等國(guó)內(nèi)多個(gè)室內(nèi)展覽場(chǎng)所已經(jīng)開(kāi)始提供分米級(jí)室內(nèi)定位講解服務(wù)和智慧導(dǎo)覽服務(wù)。

智慧醫(yī)療。醫(yī)療作為國(guó)家重要的民生領(lǐng)域，人民群眾對(duì)醫(yī)療健康及養(yǎng)老的需求日益增長(zhǎng)，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的醫(yī)療設(shè)施和解決方案能夠?yàn)榛颊咛峁﹥?yōu)質(zhì)、高效、安全的醫(yī)療服務(wù)，提升醫(yī)療效率。在智慧醫(yī)療及智慧健康養(yǎng)老等應(yīng)用場(chǎng)景，非暴露空間定位技術(shù)能夠發(fā)揮多重作用。一是導(dǎo)航服務(wù)，幫助患者在復(fù)雜的室內(nèi)場(chǎng)所快速找到相應(yīng)的診室，改善患者體驗(yàn)提高患者滿意度；二是醫(yī)療設(shè)備跟蹤，利用電子標(biāo)簽創(chuàng)建醫(yī)院資源跟蹤系統(tǒng)，對(duì)醫(yī)療資源進(jìn)行合理的分配和實(shí)時(shí)靈活的設(shè)備管理調(diào)度；三是重點(diǎn)患者監(jiān)護(hù)，以高精度的定位技術(shù)滿足老人定位、健康監(jiān)測(cè)、異常報(bào)警、護(hù)工管理等智慧健康養(yǎng)老應(yīng)用場(chǎng)景需求，能夠?qū)崿F(xiàn)病患精細(xì)化管理，提供實(shí)時(shí)定位和軌跡查詢，有助于大數(shù)據(jù)回溯及特殊病患實(shí)時(shí)監(jiān)管。

智慧社區(qū)。智慧社區(qū)是應(yīng)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)，依托智慧社區(qū)平臺(tái)開(kāi)展群眾工作，具備開(kāi)放、協(xié)同、共建、智能、共享、互動(dòng)等特征的新型基層社會(huì)治理信息化系統(tǒng)。智慧社區(qū)包括智能停車(chē)系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、電梯管理系統(tǒng)、智慧門(mén)禁系統(tǒng)、訪客邀請(qǐng)系統(tǒng)、物業(yè)繳費(fèi)系統(tǒng)、投訴報(bào)修系統(tǒng)、社區(qū)生活系統(tǒng)、發(fā)放通知系統(tǒng)等服務(wù)，具備管理、服務(wù)、參與和協(xié)調(diào)功能，UWB技術(shù)能夠發(fā)揮多重作用。一是解決社區(qū)停車(chē)難問(wèn)題。社區(qū)居民通過(guò)社區(qū)智能停車(chē)系統(tǒng)平臺(tái)可以了解公共停車(chē)場(chǎng)空閑車(chē)位的位置，并可由定位導(dǎo)航技術(shù)直接引導(dǎo)到相應(yīng)的位置，避免社區(qū)內(nèi)反復(fù)尋找。二是在智能家居、智慧養(yǎng)老、個(gè)人健康等個(gè)性化服務(wù)領(lǐng)域，家庭“智慧養(yǎng)老”利用物聯(lián)網(wǎng)及定位技術(shù)，通過(guò)各類(lèi)傳感器，使老人的日常生活處于遠(yuǎn)程監(jiān)控狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全保障。

二、典型應(yīng)用案例

移動(dòng)無(wú)感支付。“無(wú)感支付”可以從生物體驗(yàn)和技術(shù)手段兩個(gè)層面加以定義，作為一種感官體驗(yàn)，“無(wú)感支付”是指用戶個(gè)體無(wú)需為“支付”過(guò)程單獨(dú)呈現(xiàn)出操作行為的一種支付感受；作為一種技術(shù)方式，“無(wú)感支付”技術(shù)是指通過(guò)特殊技術(shù)對(duì)獨(dú)一無(wú)二的生物特征加以識(shí)別，從而完成支付的技術(shù)手段。

2020年，恩智浦和DOCOMO、索尼發(fā)布了UWB技術(shù)在商超新零售的應(yīng)用演示方案，包含無(wú)感支付、無(wú)障礙停車(chē)支付、和精準(zhǔn)廣告營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)。2021年10月北京國(guó)際城市軌道交通展會(huì)上，深圳通和vivo同樣展示了基于UWB技術(shù)的“地鐵閘機(jī)無(wú)感數(shù)字人民幣支付”應(yīng)用方案，通過(guò)vivo樣機(jī)搭載的UWB+NFC芯片實(shí)現(xiàn)無(wú)感支付。實(shí)現(xiàn)地鐵過(guò)閘無(wú)感支付的原理是帶有UWB功能的手機(jī)和公交卡，可視為一個(gè)UWB移動(dòng)標(biāo)簽，當(dāng)基站監(jiān)測(cè)到標(biāo)簽的空間定位后即刻鎖定跟隨，當(dāng)?shù)筋A(yù)設(shè)閘機(jī)位置后開(kāi)啟信息交互，完成扣費(fèi)支付動(dòng)作，再將扣費(fèi)消息從云端推送至手機(jī)。2022年，深圳公交卡平臺(tái)“深圳通”聯(lián)合匯頂科技發(fā)布了地鐵閘機(jī)“無(wú)感離線過(guò)閘”的UWB支付方案，該方案基于多芯片復(fù)雜射頻系統(tǒng)，采用匯頂科技“eSE + COS + NFC + BLE”全棧安全解決方案，并搭載UWB芯片用于測(cè)距定位、安全交易。用戶通過(guò)內(nèi)嵌UWB芯片的手機(jī)或公交卡，通過(guò)閘機(jī)時(shí)可自動(dòng)識(shí)別身份，完成遠(yuǎn)程開(kāi)閘和扣費(fèi)。該方案將NFC、UWB等驅(qū)動(dòng)協(xié)議集成到低功耗藍(lán)牙SoC芯片中，通過(guò)集成模塊化改造，降低了閘機(jī)升級(jí)改造的難度，同時(shí)兼容NFC閘機(jī)。根據(jù)官方公布的圖片場(chǎng)景推測(cè)，UWB基站應(yīng)該安置在閘機(jī)處，扣費(fèi)識(shí)別范圍在1.3m內(nèi)。UWB配合eSE安全芯片+NFC的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)金融級(jí)的安全加密支付。

汽車(chē)數(shù)字鑰匙。與傳統(tǒng)一體式的遙控汽車(chē)鑰匙不同，數(shù)字鑰匙沒(méi)有實(shí)質(zhì)性形態(tài)，在藍(lán)牙、NFC、UWB等技術(shù)的幫助下，僅通過(guò)智能手機(jī)、智能手環(huán)、智能手表、NFC智能卡等即可完成車(chē)輛啟動(dòng)等一系列操作，實(shí)現(xiàn)鑰匙功能。隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)的加速發(fā)展，數(shù)字鑰匙也在不斷更新迭代，適配行業(yè)發(fā)展。

目前，汽車(chē)數(shù)字鑰匙主要包括低功耗藍(lán)牙BLE、近場(chǎng)通信NFC、超寬帶UWB三條技術(shù)路線。第一代的數(shù)字鑰匙以NFC技術(shù)為基礎(chǔ)，借助NFC的近場(chǎng)通訊能力幫助車(chē)主實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛的進(jìn)入與啟動(dòng)。但是NFC的通信距離只有厘米級(jí)，也基本不具備位置感知能力,對(duì)車(chē)主而言盡管不用實(shí)體鑰匙即可啟動(dòng)汽車(chē)，但是在使用數(shù)字鑰匙的時(shí)候，需要將手機(jī)緊貼車(chē)身上的刷卡感應(yīng)區(qū)才能解鎖，體驗(yàn)感有待提升。第二代數(shù)字鑰匙采用BLE藍(lán)牙技術(shù)，該技術(shù)具有低功耗、數(shù)據(jù)傳輸帶寬小、傳輸距離較NFC遠(yuǎn)的特點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)備上應(yīng)用廣泛，如智能手機(jī)、智能照明系統(tǒng)、實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)等。不僅通信距離遠(yuǎn)于NFC，而且還具有NFC缺少的定位感知能力。與NFC、藍(lán)牙鑰匙不同的是，UWB數(shù)字鑰匙技術(shù)上更強(qiáng)大，其以UWB技術(shù)為主且同時(shí)兼容NFC和藍(lán)牙通信，實(shí)現(xiàn)了功能上的冗余。部分手機(jī)即使在手機(jī)缺電告警關(guān)機(jī)的情況下，仍然可以在一定時(shí)間內(nèi)支持開(kāi)啟車(chē)門(mén)甚至啟動(dòng)車(chē)輛。借助UWB的強(qiáng)抗干擾性，即使是在復(fù)雜的環(huán)境之下依然能保持高精度定位，也能減少信號(hào)干擾和攔截帶來(lái)的信息混亂問(wèn)題，減少車(chē)主啟動(dòng)汽車(chē)時(shí)的響應(yīng)時(shí)間。UWB具有的高安全性，讓車(chē)主在使用數(shù)字鑰匙時(shí)也會(huì)更加放心。UWB通過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)AES提供的加密功能，除此之外，UWB測(cè)距序列可以支持8000個(gè)安全位，鑰匙和車(chē)端需要滾碼才能解鎖，解決車(chē)輛電子鑰匙中繼攻擊的安全漏洞，將數(shù)字鑰匙的安全性大大提高。同時(shí)，相較于藍(lán)牙，UWB的距離精度最高可以達(dá)到厘米級(jí)，距離分辨能力比藍(lán)牙強(qiáng)百倍以上。借助高精度定位優(yōu)勢(shì)，車(chē)輛防盜、車(chē)內(nèi)乘客監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程泊車(chē)、自動(dòng)駕駛、接近感應(yīng)、車(chē)輛內(nèi)部探測(cè)、活體檢測(cè)、尾門(mén)腳踢等更多強(qiáng)大功能可被搭載。不僅方便車(chē)主對(duì)汽車(chē)的使用，還能減少如人員意外被鎖車(chē)內(nèi)等安全事故的發(fā)生。

近年來(lái)，UWB數(shù)字鑰匙已成為車(chē)企們關(guān)注的熱點(diǎn)，并逐漸成為車(chē)輛的標(biāo)配。UWB數(shù)字鑰匙指的是利用UWB超寬帶技術(shù)的精準(zhǔn)定位、高安全等特性，讓以智能手機(jī)為媒介的智能終端能夠以較為安全的方式存儲(chǔ)、驗(yàn)證和共享車(chē)輛的數(shù)字密鑰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)鑰匙開(kāi)車(chē)鎖和啟動(dòng)車(chē)輛、個(gè)性化設(shè)置及ADAS相關(guān)功能設(shè)置，提升用車(chē)便捷性。UWB數(shù)字鑰匙的實(shí)現(xiàn)必須依賴具備UWB功能的智能手機(jī)、手表、手環(huán)等終端。

現(xiàn)階段，全球UWB標(biāo)準(zhǔn)組織FiRa、超寬帶聯(lián)盟UWBA、智慧車(chē)聯(lián)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟ICCE等國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織都在積極推動(dòng)手機(jī)和汽車(chē)等個(gè)人終端之間的互通互聯(lián)，爭(zhēng)取更友好的UWB頻譜資源，拓寬UWB技術(shù)在C端應(yīng)用。2019年，全球車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟（CCC）就提出將UWB技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字鑰匙。2021年7月，CCC正式發(fā)布了UWB數(shù)字鑰匙規(guī)范3.0版，將UWB定義為第三代數(shù)字密鑰的核心技術(shù)，明確了第三代數(shù)字鑰匙是基于UWB/BLE+NFC的互聯(lián)方案，再次加速UWB技術(shù)應(yīng)用?，F(xiàn)階段，為了實(shí)現(xiàn)更高精度、更快響應(yīng)速度和更強(qiáng)功能搭載，NFC、藍(lán)牙技術(shù)和UWB這三種技術(shù)多搭配使用，這也是UWB進(jìn)入數(shù)字鑰匙領(lǐng)域后較多使用的量產(chǎn)方案。NFC作為輔助技術(shù)在手機(jī)沒(méi)電時(shí)進(jìn)行使用，藍(lán)牙則負(fù)責(zé)喚醒UWB進(jìn)行加密數(shù)據(jù)傳輸，而UWB則可用于精準(zhǔn)定位和監(jiān)測(cè)，助力迎賓燈、自動(dòng)調(diào)整座椅、自動(dòng)解鎖、自動(dòng)鎖車(chē)等更多更強(qiáng)的功能實(shí)現(xiàn)。

國(guó)內(nèi)外多家車(chē)企已開(kāi)始布局或使用UWB技術(shù)。例如，路虎攬勝為確保被動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的安全，已從2018年起開(kāi)始應(yīng)用UWB技術(shù)；2022年1月，基于蘋(píng)果的UWB技術(shù)，寶馬發(fā)布了全球首款搭載UWB數(shù)字鑰匙的汽車(chē)BMW iX M60和BMW iX xDrive40，當(dāng)持有有效UWB數(shù)字鑰匙的用戶在距離車(chē)輛3米時(shí)，車(chē)輛就開(kāi)始喚醒，大燈、尾燈和客艙內(nèi)將亮起柔和的燈光；當(dāng)用戶距離車(chē)輛1.5米內(nèi)，車(chē)輛會(huì)解鎖，并打開(kāi)折疊的外部后視鏡；用戶打開(kāi)車(chē)門(mén)后，車(chē)輛開(kāi)始啟動(dòng)空調(diào)或冬季開(kāi)啟座椅加熱功能，中控大屏也會(huì)開(kāi)啟播放歡迎界面，車(chē)輛系統(tǒng)將全面啟動(dòng)之前駕駛?cè)说膫€(gè)性化設(shè)置，如座椅位置及角度、后視鏡高度、空調(diào)溫度等。三星也正與寶馬、奧迪、現(xiàn)代、福特等車(chē)企進(jìn)行基于UWB技術(shù)的合作。

國(guó)內(nèi)方面，蔚來(lái)采用了UWB+藍(lán)牙+NFC融合技術(shù)，2022年3月開(kāi)始交付的ET7車(chē)型全系支持UWB鑰匙定位功能。2022年4月，OPPO與特斯拉中國(guó)完成UWB數(shù)字車(chē)鑰匙的合作，并適配特斯拉Model 3和Model Y的全系車(chē)型。在此之前，OPPO還與理想汽車(chē)、小鵬汽車(chē)、比亞迪等車(chē)企建立合作，打造數(shù)字車(chē)鑰匙；vivo也與小鵬汽車(chē)、比亞迪等推出了數(shù)字鑰匙功能。隨著越來(lái)越多車(chē)型使用UWB數(shù)字鑰匙，業(yè)內(nèi)將2022年稱為“UWB數(shù)字鑰匙量產(chǎn)元年”。

國(guó)內(nèi)外汽車(chē)電子零部件供應(yīng)商在開(kāi)發(fā)UWB數(shù)字鑰匙組件的同時(shí)，也都在圍繞汽車(chē)應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)拓展，打通智慧出行生態(tài)。UWB不僅可以用戶數(shù)字車(chē)鑰匙，UWB最為核心的功能是位置感知，基于這一點(diǎn)，可以衍生出運(yùn)動(dòng)感知技術(shù)，還可以進(jìn)一步挖掘出車(chē)載雷達(dá)的特性，產(chǎn)生一些新的服務(wù)。例如，清研智行基于UWB技術(shù)推出了尾門(mén)腳踢、艙內(nèi)活體檢測(cè)，以及基于UWB高精度車(chē)輛定位導(dǎo)航的全自動(dòng)代客泊車(chē)（AVP）功能。

佐思汽研發(fā)布的《2022年汽車(chē)UWB超寬帶行業(yè)研究報(bào)告》顯示，展望未來(lái)3~5年，預(yù)計(jì)乘用車(chē)UWB數(shù)字鑰匙將實(shí)現(xiàn)超過(guò)百萬(wàn)量級(jí)的前裝搭載量。隨著量級(jí)的提升，單車(chē)成本也將大幅下降，逐步推動(dòng)UWB技術(shù)成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的標(biāo)配基石技術(shù)，聯(lián)通汽車(chē)與萬(wàn)物互聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景。

第二節(jié) 工業(yè)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域

在工業(yè)領(lǐng)域，很多生產(chǎn)流程都離不開(kāi)非暴露空間定位。借助定位技術(shù)，根據(jù)人員、物料、設(shè)備甚至車(chē)輛的準(zhǔn)確位置信息，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、智能化管理與高效的成本管理。智慧工廠利用定位技術(shù)完成園區(qū)人員的動(dòng)態(tài)調(diào)度，提高工作效率；工廠可以獲取物料、無(wú)人車(chē)的實(shí)時(shí)位置信息，實(shí)現(xiàn)智慧物料分揀和貨物運(yùn)輸；工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用高精度的定位技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；在礦山、隧道等高危生產(chǎn)作業(yè)面，能夠利用非暴露空間定位技術(shù)保障人員與生產(chǎn)安全。

一、主要應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)領(lǐng)域，UWB被廣泛應(yīng)用到智能制造、電力能源、煤礦和隧道的工業(yè)資產(chǎn)定位、倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存管理、關(guān)鍵場(chǎng)合人員定位、AGV（自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)）室內(nèi)導(dǎo)航等場(chǎng)景中。

智能制造。《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》明確指出，智能制造是制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的主攻方向，其發(fā)展程度直接關(guān)乎我國(guó)制造業(yè)質(zhì)量水平。位置信息作為智能制造的重要數(shù)據(jù)支撐，定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和覆蓋完整性是智能工廠建設(shè)的關(guān)鍵，將定位技術(shù)與制造過(guò)程結(jié)合，能夠監(jiān)測(cè)生產(chǎn)運(yùn)行、業(yè)務(wù)分布、庫(kù)存狀態(tài)、人員活動(dòng)，有效解決工廠分區(qū)復(fù)雜、人員分布分散、制造安全等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)智能制造的精細(xì)化管理。高精度的位置數(shù)據(jù)作為智能工廠數(shù)據(jù)流的重要組成，是業(yè)務(wù)流中時(shí)間、空間、狀態(tài)三大數(shù)據(jù)指標(biāo)之一，空間位置數(shù)據(jù)的精確、實(shí)時(shí)性以及覆蓋完整性，是智能工廠前端感知質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)維度。通過(guò)構(gòu)建數(shù)字化制造模式和管理平臺(tái)，打破傳統(tǒng)制造業(yè)機(jī)械加工設(shè)備、質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備、物料倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備等的數(shù)據(jù)壁壘，打通ERP、MES、WMS、AMS等多種軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈，打造全設(shè)備物聯(lián)、全數(shù)據(jù)共享、全流程互通、全方位可視化的數(shù)據(jù)交互模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)智化。

通過(guò)在規(guī)定區(qū)域內(nèi)部署UWB定位基站，人員、車(chē)輛、物料佩戴UWB定位標(biāo)簽，精準(zhǔn)定位人、車(chē)、物的實(shí)時(shí)位置。結(jié)合系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能、從而提高人員作業(yè)效率，協(xié)助改善工廠的物料管理，優(yōu)化工藝流程，實(shí)現(xiàn)人機(jī)料法環(huán)的閉環(huán)，提高智慧工廠管理水平。一是全局位置可視。所有定位信息都會(huì)在地圖上呈現(xiàn)，高精度呈現(xiàn)人員、物料、車(chē)輛位置數(shù)據(jù)，位置信息一體化展示。二是實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員和車(chē)輛進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并支持查看其身份信息、位置軌跡等信息，同時(shí)實(shí)現(xiàn)定向通信。三是人效管理。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化考勤點(diǎn)名與工時(shí)統(tǒng)計(jì)，全面記錄員工工作狀況，方便管理人員的查詢與管理。四是智能指揮調(diào)度。查看人員、車(chē)輛位置狀態(tài)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)就近調(diào)度，實(shí)現(xiàn)故障快速響應(yīng)，提高作業(yè)效率；查看歷史路徑軌跡，分析作業(yè)效率，為提出優(yōu)化策略提供數(shù)據(jù)支撐。五是安防監(jiān)控。通過(guò)靈活設(shè)置電子圍欄，在作業(yè)過(guò)程中有效制止人員誤入禁區(qū)和違規(guī)作業(yè)現(xiàn)象，加強(qiáng)區(qū)域管控能力。六是災(zāi)難應(yīng)急求救。應(yīng)對(duì)突發(fā)事故，通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備與視頻系統(tǒng)，可快速定位事故區(qū)域,，有效提高災(zāi)難響應(yīng)效率。七是智能廠區(qū)管理。建立設(shè)備和資產(chǎn)物料檔案，實(shí)現(xiàn)故障及時(shí)響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)設(shè)備作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、計(jì)劃自動(dòng)化、任務(wù)移動(dòng)化、管理可視化。通過(guò)對(duì)重要資產(chǎn)安裝定位標(biāo)簽，可在區(qū)域內(nèi)查看物品實(shí)時(shí)位置、數(shù)量、移動(dòng)軌跡、使用狀態(tài)等情況。

智能倉(cāng)儲(chǔ)。物流業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，智能倉(cāng)儲(chǔ)是通過(guò)信息化、物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)電一體化共同實(shí)現(xiàn)的智慧物流，是物流業(yè)與制造業(yè)深度融合創(chuàng)新的產(chǎn)物。降低倉(cāng)儲(chǔ)成本、提升運(yùn)營(yíng)效率的智能倉(cāng)儲(chǔ)是制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型的必備要素，通過(guò)高精度的非暴露空間定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)物資、物流車(chē)輛及設(shè)備的實(shí)時(shí)定位和可視化管理調(diào)度，減少關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的人工操作，極大提升倉(cāng)儲(chǔ)利用率及配送效率，保障倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)安全，有效拓展信息的商業(yè)價(jià)值。利用UWB高精度定位技術(shù)建立倉(cāng)儲(chǔ)室內(nèi)定位系統(tǒng)，確保在復(fù)雜環(huán)境下定位的穩(wěn)定與精確，助力物流企業(yè)快速實(shí)現(xiàn)降本增效。在企業(yè)物流倉(cāng)庫(kù)中，高密度貨物分揀區(qū)以及物流車(chē)輛調(diào)度對(duì)于室內(nèi)厘米級(jí)定位有著明確需求，成都四相（EHIGH恒高）針對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物資、叉車(chē)定位采用自主研發(fā)的UWB倉(cāng)儲(chǔ)室內(nèi)定位系統(tǒng)，通過(guò)在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)布置一定數(shù)量的定位基站，實(shí)時(shí)精確的定位物資、叉車(chē)上的標(biāo)簽，結(jié)合現(xiàn)有的物資管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人員、物資以及車(chē)輛/叉車(chē)等高精度定位。通過(guò)基于精確的位置信息來(lái)合理調(diào)度安排，全面提高倉(cāng)儲(chǔ)的管理水平，從而提高企業(yè)的管理水平和工作效率。

智慧礦山。由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變、工作環(huán)境惡劣，部分礦井巷道甚至長(zhǎng)達(dá)幾十千米，且工作地點(diǎn)較為分散，因此加大了對(duì)于井下人員定位的難度。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，RFID、ZigBee、Wi-Fi、UWB等定位技術(shù)在礦井環(huán)境中廣泛使用，為煤礦人員定位技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。面對(duì)煤礦高危的生產(chǎn)環(huán)境，以人為本保障作業(yè)人員生命安全是最基本的原則要求，研究礦用人員定位系統(tǒng)的安全性，推動(dòng)了精確定位技術(shù)在井下的應(yīng)用進(jìn)程，以保證礦工和礦井的人身財(cái)產(chǎn)安全，因此煤礦對(duì)于人員的安全有強(qiáng)管理需求，人員定位系統(tǒng)是智慧煤礦建設(shè)不可或缺的重要組成。

我國(guó)煤礦井下人員的定位技術(shù)研究工作開(kāi)始較晚，在20世紀(jì)80年代左右，我國(guó)開(kāi)始在煤礦引進(jìn)人員安檢系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，我國(guó)的首個(gè)礦井作業(yè)人員監(jiān)控系統(tǒng)在山西安裝啟用。我國(guó)煤礦井下定位系統(tǒng)的發(fā)展很快，目前處于第三個(gè)發(fā)展階段，即發(fā)展開(kāi)發(fā)新型的有源井下人員定位系統(tǒng)。目前我國(guó)煤礦使用最廣泛、技術(shù)最可靠的定位系統(tǒng)，是KJ系列礦井人員定位系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)各科研單位和廠家相繼研發(fā)了KT18、KT30、KJ88、KJ90、KJ95、KJ101、KT105、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等無(wú)線監(jiān)控與定位系統(tǒng)、WEBGIS、MSNM 等煤礦安全綜合數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)多數(shù)利用射頻識(shí)別RFID 或“小靈通”無(wú)線市話PHS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線監(jiān)測(cè)、有線傳輸，形成一種2級(jí)集散式的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)井下人員實(shí)施監(jiān)控和跟蹤定位。這些系統(tǒng)大多采用RFID 射頻識(shí)別技術(shù)獲取目標(biāo)位置，能夠?qū)崿F(xiàn)井下作業(yè)人員的位置監(jiān)測(cè)，有效地保證礦井作業(yè)人員的安全。但這些系統(tǒng)大多實(shí)現(xiàn)門(mén)禁式定位，未能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置的實(shí)時(shí)計(jì)算和跟蹤，并且在上下班高峰期很容易造成擁堵。

2023年5月5日，國(guó)家礦山安全監(jiān)察局批準(zhǔn)了《煤礦井下人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用與管理規(guī)范》等21項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步規(guī)定了煤礦井下人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)使用與管理規(guī)范以及井下人員位置的相關(guān)接入規(guī)范。隨著智慧礦山建設(shè)的不斷推進(jìn)，煤礦井下人員定位系統(tǒng)由一般精度向高精度轉(zhuǎn)型，《煤礦井下人員定位系統(tǒng)通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)將煤礦井下人員精確定位系統(tǒng)的定義為“靜態(tài)定位誤差小于0.3 m的煤礦井下人員定位系統(tǒng)”綜合考量主流無(wú)線定位技術(shù)的性能指標(biāo)以及礦井下應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜性。以UWB技術(shù)為代表的新興無(wú)線定位技術(shù)，因其抗干擾能力強(qiáng)、定位精度高、能耗低等優(yōu)勢(shì)，在礦井無(wú)線定位系統(tǒng)中得到越來(lái)越多的重視，UWB定位技術(shù)的爆發(fā)趨勢(shì)越發(fā)明顯。

目前全國(guó)有一定規(guī)模的煤礦大概有4000座左右，平均每座煤礦UWB的基站需求是100個(gè)左右，由此可以預(yù)估煤礦基站總需求是40萬(wàn)左右，煤礦礦工人數(shù)總體約450萬(wàn)人左右，按1人1個(gè)標(biāo)簽，UWB標(biāo)簽的需求量約450萬(wàn)個(gè)。

——智慧管網(wǎng)

智慧地鐵。城市軌道交通因其具有速度快、運(yùn)量大、準(zhǔn)點(diǎn)率高等特點(diǎn)，成為大中型城市解決城市交通問(wèn)題的首選。時(shí)間和空間信息是所有信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是地鐵車(chē)輛段建設(shè)與運(yùn)行的基礎(chǔ)，在智慧地鐵車(chē)輛段的運(yùn)維管理、運(yùn)行監(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)等方面，授時(shí)、定位和導(dǎo)航服務(wù)必不可少。一是作業(yè)管理。通過(guò)向夜間作業(yè)人員配備電子工牌或安全帽等定位終端?？梢允沟米鳂I(yè)管理人員掌握夜間地鐵作業(yè)人員的實(shí)時(shí)位置和歷史軌跡，杜絕安全隱患、有效追查現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)進(jìn)行后期提升工作效率進(jìn)行分析。二是應(yīng)急救援。通過(guò)地鐵北斗定位系統(tǒng)可以掌握事故點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，在空間數(shù)字化數(shù)據(jù)中臺(tái)的支持下，掌握事故點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況，通過(guò)向救援人員配備綜合管理型終端可以掌握救援人員的實(shí)時(shí)位置，是進(jìn)行應(yīng)急處置指揮調(diào)度的基礎(chǔ)。三是維護(hù)維修。通過(guò)向維修人員配發(fā)管理型終端、在備品備件處關(guān)聯(lián)電子標(biāo)簽、在設(shè)備上安裝定位模塊的方式，可以實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備的快速定位，在后臺(tái)專家系統(tǒng)的支持下引導(dǎo)最近的維修人員快速趕赴故障地點(diǎn)處置，并由最近的備品備件庫(kù)進(jìn)行設(shè)備快遞。四是站務(wù)客服。通過(guò)向站務(wù)管理人員，志愿者配發(fā)管理型終端，同時(shí)在車(chē)站綜控室內(nèi)部署顯示前端，站務(wù)管理人員可以實(shí)時(shí)了解站內(nèi)各種客服力量的位置與狀態(tài)，便于站長(zhǎng)、區(qū)長(zhǎng)指揮使用各類(lèi)客服力量，提高管理效率。在智慧地鐵車(chē)輛段的運(yùn)維管理、運(yùn)行監(jiān)控、應(yīng)急響應(yīng)等方面，需要提供授時(shí)、定位和導(dǎo)航服務(wù)軌道交通客運(yùn)安全狀態(tài)檢測(cè)和運(yùn)營(yíng)管理的需求，地鐵隧道人員定位應(yīng)用方案以UWB高精度實(shí)時(shí)定位為主要的系統(tǒng)支撐，可以對(duì)地鐵隧道人員在安檢檢修以及地鐵運(yùn)行中對(duì)作業(yè)人員位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)人、車(chē)、設(shè)備在不同狀態(tài)下的自動(dòng)定位以及狀態(tài)識(shí)別，精確的將數(shù)據(jù)傳至定位系統(tǒng)軟件終端，再根據(jù)傳回的位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，實(shí)現(xiàn)地鐵隧道的安全管理需求。

自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）控制。工業(yè)AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛）控制是指對(duì)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛系統(tǒng)的管理和監(jiān)控過(guò)程。AGV是一種自動(dòng)化材料搬運(yùn)設(shè)備，通常用于工業(yè)和制造環(huán)境中，以代替人工或傳統(tǒng)的有軌電車(chē)等方式來(lái)運(yùn)輸物料。AGV系統(tǒng)依賴于一系列的控制系統(tǒng)和技術(shù)，以確保它們能夠自主地導(dǎo)航、執(zhí)行任務(wù)并安全地與環(huán)境和人員互動(dòng)。一是導(dǎo)航控制。AGV系統(tǒng)必須能夠在工廠或倉(cāng)庫(kù)內(nèi)準(zhǔn)確地定位自身位置，并規(guī)劃最佳路徑以到達(dá)目的地。這通常涉及使用傳感器（如激光、紅外線、攝像頭等）來(lái)感知周?chē)h(huán)境，以及使用導(dǎo)航算法來(lái)決定移動(dòng)方向和速度。二是任務(wù)分配和調(diào)度。工業(yè)AGV通常需要執(zhí)行各種任務(wù)，如物料搬運(yùn)、貨物存儲(chǔ)、生產(chǎn)線補(bǔ)給等。控制系統(tǒng)必須有效地分配任務(wù)給不同的AGV，并確保任務(wù)按時(shí)完成，同時(shí)最大化系統(tǒng)效率。三是安全控制。AGV系統(tǒng)必須具備安全功能，以避免與人員或其他設(shè)備發(fā)生碰撞。這包括障礙物檢測(cè)、緊急停止機(jī)制和與其他安全系統(tǒng)的集成。四是故障監(jiān)測(cè)和維護(hù)。控制系統(tǒng)通常會(huì)監(jiān)測(cè)AGV的狀態(tài)，并在需要時(shí)進(jìn)行維護(hù)。這可以通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)械問(wèn)題或電子故障，并及時(shí)報(bào)警或通知維護(hù)團(tuán)隊(duì)。

機(jī)器人場(chǎng)景。UWB技術(shù)幫助機(jī)器人更好地適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境，提高其穩(wěn)定性和魯棒性，有助于推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。同時(shí)，UWB技術(shù)還可以應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，提高機(jī)器人的生產(chǎn)力和成本效率。定位技術(shù)可以幫助機(jī)械產(chǎn)業(yè)鏈下游廠商更容易完成底層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對(duì)整個(gè)行業(yè)具有巨大優(yōu)勢(shì)。此外，機(jī)器人智能工地、室內(nèi)外地圖打通等技術(shù)也有助于實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。

二、典型應(yīng)用案例

地鐵一體化定位系統(tǒng)。智慧地鐵對(duì)智慧城市建設(shè)具有重要意義，一方面能夠?yàn)榈罔F乘客提供高效的出行效率，提高服務(wù)效率；另一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵運(yùn)行態(tài)勢(shì)的全面有效感知，從而為客流分析、運(yùn)力調(diào)度、復(fù)盤(pán)演練等提供決策依據(jù)，提升管理水平。

2022年3月，作為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“超大城市軌道交通系統(tǒng)高效運(yùn)輸與安全服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目的重要配套示范工程，我國(guó)首個(gè)地鐵北斗定位系統(tǒng)項(xiàng)目在北京地鐵首都機(jī)場(chǎng)線啟動(dòng)。該系統(tǒng)是我國(guó)目前規(guī)模最大的非暴露空間導(dǎo)航定位系統(tǒng)，主要技術(shù)服務(wù)方全圖通位置網(wǎng)絡(luò)有限公司突破了地鐵復(fù)雜環(huán)境下的多傳感器集成與多源數(shù)據(jù)融合定位技術(shù)、基于通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的大范圍高精度時(shí)頻傳遞技術(shù)、面向地鐵復(fù)雜環(huán)境的高精度空間數(shù)字化快速采集與處理技術(shù)等一批關(guān)鍵技術(shù)，研制了第三代室內(nèi)外一體化定位基站，將高精度定位、長(zhǎng)距離光纖和多光口交換等功能集成，建立起基于地鐵的全量地理空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)支持雙頻段服務(wù)。該方案以客流感知為核心，以實(shí)時(shí)高精度位置信息為基石，為地鐵運(yùn)行調(diào)度、智慧服務(wù)、故障診斷、安全管理等業(yè)務(wù)提供了有效支撐，協(xié)助構(gòu)建管理精細(xì)、運(yùn)行高效、效益最大化的智慧地鐵系統(tǒng)。未來(lái)計(jì)劃在首都機(jī)場(chǎng)線車(chē)輛段和車(chē)站站臺(tái)與站廳的區(qū)域內(nèi)部部署超寬帶定位基站，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)線全線覆蓋，并結(jié)合空間數(shù)字化技術(shù)、高精度時(shí)間同步技術(shù)等，提高運(yùn)營(yíng)效率、降低管理成本，為智能軌道交通建設(shè)提供有力支撐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，我國(guó)共開(kāi)通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通線路269條，運(yùn)營(yíng)里程8708公里，車(chē)站5216座，北京市投入運(yùn)營(yíng)地鐵車(chē)站459座，未來(lái)城市軌道交通智慧化、定位一體化將迎來(lái)爆發(fā)式需求。

第四章  展望篇

第一節(jié) 當(dāng)前發(fā)展面臨問(wèn)題

一、高精度、低成本、普適性的數(shù)據(jù)采集、定位技術(shù)仍需突破

當(dāng)前，芯片、模塊、定位算法、高性能硬件等產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游環(huán)節(jié)被歐美廠商占領(lǐng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)多集中在硬件集成、系統(tǒng)集成、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等中下游環(huán)節(jié)。非暴露空間環(huán)境布局復(fù)雜、干擾源多，對(duì)定位精度的要求往往更高，也須兼顧技術(shù)成本、產(chǎn)品功耗、實(shí)時(shí)性、可靠性、便捷性等多重因素，實(shí)際應(yīng)用中普遍存在定位精度低、定位漂移、樓層信息識(shí)別不準(zhǔn)等難點(diǎn)。高精度非暴露空間定位系統(tǒng)需要更昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施、終端設(shè)備和海量數(shù)據(jù)的采集分析，限制了技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。非暴露空間定位技術(shù)的通用性、普適性尚待提高，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施或解決方案大多針對(duì)特定環(huán)境設(shè)計(jì)，無(wú)法滿足未來(lái)復(fù)雜多樣的應(yīng)用場(chǎng)景需求，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。

二、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚待完善

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，一是現(xiàn)行的非暴露空間定位技術(shù)大多基于各個(gè)企業(yè)或研發(fā)團(tuán)隊(duì)在各自定義的技術(shù)規(guī)范下發(fā)展，缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，造成規(guī)?；茝V應(yīng)用受限；二是早期構(gòu)建的地下局部相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，由于分期建設(shè)等多種因素導(dǎo)致非暴露空間地下局部坐標(biāo)系統(tǒng)不統(tǒng)一，缺乏高精度的空間基準(zhǔn)，且沒(méi)有與國(guó)家坐標(biāo)系進(jìn)行一體化建設(shè)，影響了相關(guān)地圖的精準(zhǔn)程度和基于高精度地圖的導(dǎo)航、定位的空間位置服務(wù)；三是標(biāo)準(zhǔn)化的非暴露空間信息語(yǔ)義分類(lèi)分級(jí)體系缺乏，造成了當(dāng)前地鐵等非暴露空間數(shù)據(jù)格式繁雜、模型精度混亂，亟需建立非暴露空間信息語(yǔ)義分類(lèi)分級(jí)體系；四是涉及位置信息的隱私保護(hù)等方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作缺乏導(dǎo)致安全可信的高端應(yīng)用受限。產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面，相比于百度、高德等定位平臺(tái)，當(dāng)前非暴露空間定位平臺(tái)孤島化、產(chǎn)業(yè)生態(tài)碎片化問(wèn)題較為突出，缺乏龍頭企業(yè)的有效牽引以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游高效開(kāi)放協(xié)同發(fā)展，在一定程度上提高了產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)的成本。

三、UWB技術(shù)推廣應(yīng)用尚需時(shí)日

一方面，非暴露空間產(chǎn)業(yè)發(fā)展須兼顧技術(shù)成本、產(chǎn)品功耗、實(shí)時(shí)性、可靠性、便捷性等多重因素，UWB技術(shù)成本較高，限制了技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。另一方面，UWB定位系統(tǒng)需要額外部署專用的信號(hào)測(cè)量設(shè)備，且遇到墻體遮擋需重新部署網(wǎng)絡(luò)等原因，會(huì)產(chǎn)生較高的成本。而藍(lán)牙5.1、藍(lán)牙4.2及Wi-Fi等其他無(wú)線定位系統(tǒng)成本相對(duì)較低，在定位精度要求不高的場(chǎng)景下，擠占了UWB 技術(shù)發(fā)展的市場(chǎng)空間。、

第二節(jié) 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

一、技術(shù)多源融合化

相比于暴露空間，非暴露空間的環(huán)境往往較為復(fù)雜，考慮到現(xiàn)有的非暴露空間導(dǎo)航與位置服務(wù)技術(shù)的局限性和成熟度，關(guān)鍵定位技術(shù)的突破是未來(lái)的重要發(fā)展方向。一方面，非暴露空間定位技術(shù)的研究熱點(diǎn)聚焦于視覺(jué)、音頻、光源等技術(shù)，但上述定位技術(shù)大多仍處于理論研究階段，未來(lái)還需持續(xù)突破技術(shù)壁壘，探索更低成本更高精度的定位技術(shù)以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。另一方面，將多種具備互補(bǔ)特性的定位技術(shù)組合使用以獲得優(yōu)于單一技術(shù)的定位性能，是目前實(shí)現(xiàn)非暴露空間定位的主流。

未來(lái)，僅采用UWB技術(shù)可能難以完全滿足場(chǎng)景應(yīng)用需求，“UWB+X”產(chǎn)品將逐漸增多，如基于UWB定位+傳感器的方案、UWB+藍(lán)牙的解決方案等，或以UWB技術(shù)用于精準(zhǔn)的定位測(cè)距，藍(lán)牙技術(shù)作為喚醒傳輸。

二、產(chǎn)品服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化定制化

圍繞應(yīng)用需求，產(chǎn)品一方面趨向于高的定制化功能，另一方面提供標(biāo)準(zhǔn)化模塊產(chǎn)品，降低使用門(mén)檻，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可復(fù)制性。UWB技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將受到產(chǎn)品服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化和個(gè)性化需求的雙重驅(qū)動(dòng)。產(chǎn)品服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化將幫助推動(dòng)UWB技術(shù)在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，降低使用門(mén)檻，提高產(chǎn)品可復(fù)制性。然而，對(duì)特定行業(yè)和應(yīng)用的個(gè)性化需求也將繼續(xù)增長(zhǎng)，需要提供定制化的解決方案。通過(guò)平衡這兩者，UWB技術(shù)將繼續(xù)取得成功，并為各種行業(yè)和領(lǐng)域提供強(qiáng)大的工具和功能。隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)和市場(chǎng)的拓展，UWB技術(shù)將在未來(lái)發(fā)展中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

標(biāo)準(zhǔn)化方面。一是標(biāo)準(zhǔn)化模塊產(chǎn)品，為了降低UWB技術(shù)的使用門(mén)檻，越來(lái)越多的公司開(kāi)始提供標(biāo)準(zhǔn)化模塊產(chǎn)品，如UWB芯片、天線、協(xié)議棧等。這些模塊化產(chǎn)品可以在各種應(yīng)用中通用，無(wú)需從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)定制解決方案。這降低了開(kāi)發(fā)和部署UWB技術(shù)的成本和復(fù)雜性。二是標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議和接口。在UWB技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，制定和遵循標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議和接口至關(guān)重要。這有助于不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的互操作性，使UWB技術(shù)更容易應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

定制化方面。盡管產(chǎn)品服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于廣泛應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要，但在某些情況下，個(gè)性化需求也是必不可少的，包括提供高度定制化的功能和解決方案，以滿足特定行業(yè)或應(yīng)用的需求。一是行業(yè)定制化解決方案。UWB技術(shù)在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用，包括汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)、健康醫(yī)療、室內(nèi)定位等。針對(duì)特定行業(yè)需求的定制化解決方案將繼續(xù)嶄露頭角。例如，在汽車(chē)行業(yè)，UWB技術(shù)可以用于車(chē)輛定位和車(chē)內(nèi)通信，為自動(dòng)駕駛和車(chē)聯(lián)網(wǎng)提供支持。二是定制化定位和精度需求。某些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)_定位和高精度要求特別高，如室內(nèi)定位和工業(yè)自動(dòng)化。在這些領(lǐng)域，UWB技術(shù)將不僅提供標(biāo)準(zhǔn)定位功能，還會(huì)支持高度定制化的精度需求。這將涉及到開(kāi)發(fā)個(gè)性化算法和硬件解決方案。三是安全和隱私定制。隨著UWB技術(shù)在支付、門(mén)禁和身份驗(yàn)證等領(lǐng)域的應(yīng)用增加，對(duì)安全和隱私的需求也將增加。為滿足這些需求，定制化的安全功能和協(xié)議將成為未來(lái)發(fā)展的一部分。

三、產(chǎn)業(yè)生態(tài)一體化

目前Qorvo、NXP、蘋(píng)果等公司都在整合資源推出自己的UWB技術(shù)平臺(tái)。這些公司不僅在硬件研發(fā)方面取得進(jìn)展，還在軟件、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)制定方面展示出領(lǐng)導(dǎo)力。此外，構(gòu)建良好的開(kāi)放合作生態(tài)系統(tǒng)，鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作和創(chuàng)新，能夠更好地協(xié)同工作，共同推動(dòng)UWB技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

未來(lái)，需要建立完整的UWB技術(shù)平臺(tái)來(lái)支持整個(gè)UWB應(yīng)用生態(tài)建立，包括UWB芯片、開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)發(fā)者支持和云服務(wù)等。一是提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，以確保不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的互操作性；二是提供包括文檔、示例代碼和技術(shù)支持等在內(nèi)的全面開(kāi)發(fā)者支持和培訓(xùn)，以幫助開(kāi)發(fā)者更好地利用UWB技術(shù)；三是提供安全和隱私保障，保證在不侵犯用戶隱私的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，保障金融、醫(yī)療等敏感領(lǐng)域的應(yīng)用安全性。未來(lái)UWB技術(shù)的發(fā)展將強(qiáng)調(diào)不同生態(tài)系統(tǒng)之間的互通性，使其應(yīng)用可以更容易地在不同的行業(yè)和領(lǐng)域之間移植，從而更好滿足多樣化的需求。

第三節(jié) 產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

一、加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，拓展導(dǎo)航定位的服務(wù)范圍

加強(qiáng)系統(tǒng)謀劃和頂層設(shè)計(jì)，充分利用現(xiàn)有資源，完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展支持政策，明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)任務(wù)，將室內(nèi)外無(wú)縫導(dǎo)航定位技術(shù)以子體系模式納入國(guó)家綜合PNT體系，推動(dòng)導(dǎo)航定位新興技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，逐步滲透到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的方方面面，以加快實(shí)現(xiàn)更加泛在、更加融合、更加智能的時(shí)空服務(wù)體系。

二、加快產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)上下游融通發(fā)展

充分發(fā)揮高校、科研院所的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化企業(yè)在科技創(chuàng)新中的主體地位，加快產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，共同開(kāi)展產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)研發(fā)攻關(guān)，加快創(chuàng)新成果孵化、轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，構(gòu)建高效的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。依托我國(guó)超大規(guī)模市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)資源整合、技術(shù)融合、項(xiàng)目聯(lián)合、人才聚合，以行業(yè)用戶和大眾用戶市場(chǎng)應(yīng)用為牽引，共同尋求解決實(shí)際問(wèn)題的非暴露空間定位創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)供需匹配。

三、推進(jìn)非暴露空間行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系建設(shè)

堅(jiān)持科學(xué)和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系建立原則，充分整合、繼承和發(fā)展現(xiàn)有的可用標(biāo)準(zhǔn)，利用國(guó)內(nèi)外有效的標(biāo)準(zhǔn)資源，建立開(kāi)放兼容的標(biāo)準(zhǔn)體系。盡快建立室內(nèi)/非暴露空間定位的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，充分融合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)體系，兼容5G、藍(lán)牙、Wi-Fi、UWB、聲波等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立產(chǎn)業(yè)配套的統(tǒng)一規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、接口等；推進(jìn)地理信息科技創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，包括測(cè)繪地理信息自主創(chuàng)新體系和標(biāo)準(zhǔn)體系、智慧城市地理空間框架和時(shí)空信息平臺(tái)建設(shè)等，以行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展。

四、加強(qiáng)非暴露空間地圖引擎等產(chǎn)業(yè)配套建設(shè)與維護(hù)

加強(qiáng)定位基站系統(tǒng)側(cè)的低成本化，推動(dòng)大規(guī)模非暴露空間定位網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)非暴露空間導(dǎo)航定位地圖的構(gòu)建與動(dòng)態(tài)更新維護(hù)機(jī)制，提高數(shù)據(jù)處理效率，提升用戶使用的便捷性和沉浸感。