前言：相信很多人都是从AirTag的发布会上第一次听说这个技术的，其实UWB并不算一个特别新的技术，甚至是一个“冷战味”十足的60年代技术。
UWB起源于冷战时军备竞赛
自1960年代以来，UWB技术在美国主要作为军用雷达进行研究。直到1994年左右，它还是一种被视为军事机密的通信技术。从1998年左右开始，美国FCC开始考虑将UWB用于民用，并于2002年获得批准，此后，UWB芯片套件等的研究不断向前推进。
看看他的发展历程：曾败于WIFI，后又因芯片算力的提升和新应用领域的发现而打赢了“复活赛”，确实演绎了一把一个即将消亡的技术是如何重获新生的。
文章省流：UWB有3大优势分别是：抗干扰性、隐匿性和低功耗,在这之中低功耗优势巨大。对于那些室内GPS信号无法达到之处任然能进行定位的产品我们称之为AirTag（UWB定位模块）。
UWB在民用领域曾经败于WIFI，沉寂了一段时间。因为一些优势被发掘后又重新“复活”，现阶段UWB相关技术及标准已被纳入IEEE 802.15.4 标准中。目前与之竞争的技术路线有：蓝牙beacon、星闪SLP。他们都有光明的未来。
正文：
1.什么是UWB?
UWB是Ultra-Wide Band的缩写，意思是超宽带。UWB无线通信是使用超宽带的频率带宽的无线通信，其主要特征是能够实现高精度定位。
（1）电磁波特性：
UWB是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。
对于非理工科的人看起来有点复杂，简单的理解传统通信方式使用的是连续波信号，就是所谓的模拟信号（如4G\5G\WiFi）
连续波调幅信号
而IR-UWB信号，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间短至nS级以下的脉冲。
有点数字信号直传的味了（不完全严谨但可以简单的这么理解）
IR-UWB调相信号
在UWB无线通信中，将宽度为2ns（纳秒，10-9秒）左右的脉冲作为数据进行传输
UWB无线脉冲方式的波形
另一方面，时域中的脉冲宽度小意味着频域中的功率谱占据很宽的频带（注意两图的XY坐标代表的物理量并不相同）
与其他技术相比，宽UWB功率谱可以实现低功耗
（2）UWB定位原理
该技术采用TDOA（到达时间差原理）利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差.确定距离。只需要4个点就可以通过方程解算出点的位置了（为了不让大家头大我就不放出方程式了）。
苹果的airtag（近距离定位模式）需要两个点就可以完成解算了。因为苹果还加入了一个信号强度的参数。只需要解两个时间差的未知数就可以给出距离和方位角了。
UWB-TDOA定位原理
苹果AirTag定位原理示意图
苹果AirTag近距离定位使用了UWB技术
（3）技术的优势
UWB频率范围介于 3.1 GHz 至 10.6 GHz 之间且辐射功率限制为-41.3dBm ，这意味着很多情况它会被隐藏在背景噪声之中。
UWB无线通信的传输功率峰值不仅低于其他通信方式，而且其设定值低于FCC（美国联邦通信委员会）规定的无线电波辐射数字设备的噪声水平规定值-辐射电磁噪声规定值−41.3dBm/MHz*2(75nW/MHz)。
因此它对其他通信的干扰较弱，且通信本身不为第三方所知，所以其安全性高，而且，还具有能进行低功耗通信的特点。
UWB可以隐匿于其他通信方式的背景噪声之中
2.民用领域历史及发展现状
UWB最初在1960年代被用于雷达应用，后来被改编为正交频分复用（OFDM）技术（IEEE 802.15.3标准化），作为近距离高达480 Mbps的超高速数据传输技术。人们的期望是，UWB将提供数字家庭应用所需的高数据速率通信，但802.11 Wi-Fi凭借其更长的距离和更高的数据速率，最终获胜，UWB后来基本消失了。
（原来在民用领域是WIFI面前的败犬啊，不知道的还以为有什么高大上的历史呢！）
然而近年来，超宽带作为一种高精度、高准确性、高安全的定位和测距方法重新出现。这种新转变的超宽带技术使用脉冲无线电信号以非常高的精度找到设备的相对位置，在理想条件下甚至可以在200米的视距范围内工作。UWB可以使用很少的功率来发送信号，并且提供稳定的连接，几乎没有干扰。
IEEE已经在802.15.4标准化了新的UWB，FiRa联盟则是一个联盟组织，致力于开发和推广广泛采用可互操作的UWB技术。
FiRa联盟正在扩展和完善超宽带的IEEE标准。（来源：FiRa）
FiRa联盟发布了他们的第一个UWB PHY和MAC层的技术要求规范。这两个规范都基于IEEE 802.15.4-2015技术规范中的高速脉冲（HRP）部分和用于精测距UWB技术的802.15.4z/D8草案修正案。根据FiRa联盟，UWB-MAC技术要求定义了诸如测距协议如何工作、支持的测距类型、交换的消息的参数和格式以及测距消息如何加密等要素。类似地，FiRa联盟PHY技术要求规范文件利用了IEEE规范的部分选择，以促进FiRa联盟认证的支持UWB的产品之间的互操作性。新的规范将作为FiRa联盟即将推出的认证计划的基础。
FiRa联盟的成员-有北方工业大学
评：2015年后似乎就没有更新标准了，对比起WIFI这个更新速度还是太逊了。
3.应用现状及前景预测
目前已经实装UWB技术的产品
苹果：iPhone11及之后的非se系列机型
AirTag 、Apple Watch S6及之后的非se版本、HomePod mini智能音箱
三星：Galaxy Note 20 Ultra、 Galaxy Z Fold 2、 S21+和S21 Ultra及之后的旗舰机型
小米：“一指连”UWB技术，目前没有查到小米在售手机有对UWB参数的单独描述。
宝马：部分高端车的车钥匙（具体型号没有查到，如需了解可以去咨询销售商）
其他方面的应用：
（1）防范丢失：airtag为代表
（2）安全地入退馆和入退室：配备UWB模块的智能手机，代替物理钥匙和密码
（3）免提支付和计费：日本”村田制作所“推的方案，日文圈有少量的报道。没有看到中文的相关报道。
（4）智能车钥匙：利用UWB无线的高精度测距和定位的汽车智能钥匙，目前好像就部分宝马的高端车实装了。
（5）车载网络的无线化：干扰较弱的UWB无线技术被认为在实现车载网络无线化中非常有效。小米的新车上似乎有用到（存疑）
(6) 成像：UWB系统的带宽很宽，目前UWB穿墙雷达是很广泛的应用，具体做法是利用窄脉冲传过墙壁，获得墙对面的回波，可以得到成像，成像误差很低。所以如果有一天苹果开放底层接口，说不定….但是苹果不是百度这么做的可能性几乎为零！
UWB雷达成像
前景应用广泛的领域：
工厂、仓库等的实时定位系统。使用多个UWB锚点和UWB标签，可以构建高精度、实时掌握放置在工厂和物流现场等处的部件和包裹等的位置的系统-实时定位系统（RTLS：Real Time Location System）
4.类似技术简单介绍
想必眼光敏锐的你一定发现了刚刚那个UWP联盟似乎少了一些企业。但是按常识那些企业往往是“不甘落后于人”的风格。想必你也猜到了，他们肯定有另立一套标准的类似技术了。
他们分别是： 蓝牙联盟的–蓝牙beacon和星闪联盟的–SLP
（1）蓝牙Beacon工作原理
Beacon 会每隔一定的时间广播一个数据包到周围，作为独立的蓝牙主机（比如手机等）在执行扫描动作时，会间隔地接收到 Beacon 广播出来的数据包。
同时，在主机接收到广播包时，其中会指示该广播包来自于哪一个蓝牙从机 MAC 地址(每个 Beacon 拥有唯一的 MAC 地址)的从机设备和当前的接收发送信号强度指示值RSSI为多少。这时候，如果手机上安装有Beacon对应的app，接收到该ID的app会根据该ID的设置条件采取相应的动作！
应用：室内导航和定位，资产定位追踪和管理，如Beacon部署在停车场内就可以为用户导航、寻车
蓝牙Beacon 模块的技术参数
（2）星闪（NearLink）SLP
SLP（SparkLink Point）作为星闪接入层平行于SLB和SLE的存在（我之前有写过一片星闪协议的科普文章，有兴趣的可以去看看）。
用于室内定位。可能会随着BE3PRO路由器星闪版一同发布（猜想）。
星闪规范中又抱琵芭半遮面的SLP技术
在星闪的公开的相关文件中对SLP也是些只言片语的描述，能得到的信息很少。现在官方宣称要去抢占的市场是蓝牙beacon，UWB，毫米波市场。但没有找到更多公开的技术细节，推测可能和UWB工作原理类似也有可能是工作在毫米波波段。具体细节没有公开文献的支持，如果有知道的大佬可以留言科普一下。
（3）毫米波定位
这个原理与UWB类似，就是使用了更高频率精度更高。但是鉴于毫米波会用于5G通信，所以室内定位应用的前景比较渺茫。
几种常见技术的参数对比-来源见水印
UWB技术作为一个因为苹果发布会“出圈”的一个“古老”技术。相信在未来会有广阔的应用前景！
所以技术没有落伍与“方向错误”之分，都有其适用的应用场景，UWB作为一个打赢“复活赛”的成功典范，希望后面有更多这样的技术被“考古发掘”出来造福社会。
? 原文链接：https://www.coolapk.com/…
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