超宽带是一种快速、安全和低功耗的无线电协议，用于以任何其他无线技术无法比拟的精度确定位置。它将如何改变您的业务？是什么让Apple决定将UWB添加到iPhone中？以下是您需要了解的有关将彻底改变我们世界的超宽带技术的所有信息。
Apple营销总监PhilSchiller展示iPhone11中用于UWB的U1芯片。
什么是超宽带(UWB)？
超宽带是如何工作的？
超宽带有多准确？
什么是UWB范围？
UWB、蓝牙、Wi-Fi和RFID之间有什么区别？
超宽带安全吗？
超宽带用例
UWB的成本是多少？
超宽带优势
超宽带劣势
UWB的下一步是什么
如何开始使用超宽带？
什么是超宽带(UWB)？
超宽带（也称为UWB、超宽带和超宽带）是一种短距离无线通信协议。它使用无线电波使设备能够相互交谈。听起来很熟悉？是的，它类似于蓝牙，但更精确、可靠和有效。
虽然你可能只是在年苹果将UWB添加到iPhone时才听说超宽带，但这项技术实际上已经存在了几十年。早在年，美国联邦通信委员会(FCC)就授权UWB的无执照使用。UWB在军用雷达中的使用有限，甚至曾短暂用作远程心脏监测系统。当时，实施成本和低于最初预期的性能限制了UWB在消费产品中的使用。如今，超宽带芯片价格便宜且体积小，足以将它们放入智能手机等其他设备中。如今，它是如此精确，以至于iPhone用户现在可以将他或她的手机对准朋友的手机来传输文件或照片。
是什么让UWB如此独特？它可以短距离传输数据，并通过测量无线电脉冲在设备之间传播所需的时间来精确确定位置。顾名思义，它也使用更宽的频率。超宽带的频率范围在3.1和10.6GHz之间。有一个缺点是它的射程较短，但是当您将两个设备放在一个房间里时，这并不重要。
由于其特性，UWB应用程序为消费者和企业提供了许多新服务，例如准确的室内定位和定位、实时提供上下文感知信息和精确分析（请参阅UWB用例）。
超宽带是如何工作的？
与蓝牙和Wi-Fi一样，超宽带是一种使用无线电波的无线通信协议。UWB发射器在宽频谱频率上发送数十亿个无线电脉冲，然后UWB接收器将脉冲转换为数据。与蝙蝠使用回声定位来感知环境的方式相同，UWB脉冲可用于感知两个发射器之间的距离。脉冲持续时间越短，距离测量就越精确。UWB实现了实时精度，因为它每秒发送多达10亿个脉冲（大约每纳秒1个）。
UWB使用非常低的功率和高带宽(MHz)非常适合从发射器向其他设备传输大量数据。通过按模式发送脉冲，UWB对信息进行编码。对一位数据进行编码需要32到个脉冲，但考虑到这些位到达的速度，它可以实现每秒7到27兆位的数据速率。
为了增加UWB的范围和接收可靠性，MIMO（多输入和多输出）分布式天线系统已添加到支持短距离网络的标准中。天线可以嵌入到智能手机或其他设备中，例如腕带或智能钥匙。
当配备UWB的智能手机（如最新款iPhone）靠近另一台UWB设备时，两者会开始测距或测量它们的确切距离。测距是通过飞行时间(ToF)完成的，即脉冲从A点到达B点所需的时间。
根据资产跟踪或设备定位等使用类型，其中一个UWB设备计算另一个支持UWB的对象的精确位置，例如落在沙发垫之间的车钥匙或电视遥控器。（如果设备正在运行室内导航服务，支持UWB的设备必须知道其与固定UWB“锚点”的相对位置，并计算其在区域地图上的位置）。
UWB有多准确？
UWB的低功率信号对其他无线电传输的干扰很小，可以有效地测量距离，精度高达10厘米（3.9英寸）。Decawave的UWB芯片承诺在室内环境中的精度甚至可达2厘米（0.78英寸）。比较Wi-Fi和蓝牙，如果没有障碍物，准确度最高可达1米（39英寸）。
什么是UWB范围？
根据IEEE.15.4a标准，UWB可以确定视线内其他设备的相对位置，甚至可达米（英尺）。
UWB、蓝牙、Wi-Fi和RFID之间有什么区别？
当有这么多不同的技术可供选择时，在选择自己的解决方案时很容易不知所措。您可能会问自己，UWB技术是否真的更适合您的特定用例。下面总结了UWB、蓝牙、Wi-Fi和RFID之间的主要区别。
UWB与蓝牙
乍一看，UWB和蓝牙听起来可能非常相似。蓝牙LE(BLE)是一种低功率无线电系统，已用于信标中进行测距和测量位置，或者至少这是许多信标生产商试图推销的承诺。BLE技术相对来说并不昂贵，也很容易实现。问题是使用蓝牙你无法真正测量位置或距离。您可以做的是检测智能手机等设备是否在另一设备（例如信标）的范围内。这是为什么？使用蓝牙，您只能区分信号是弱还是强，并将其转换为离设备近还是远。这与测量精确距离或跟踪位置确实不同。一些解决方案承诺将该信号强度转换为距离估计，但这种方法的问题是信号强度不能很好地指示距离.如果信号强度低，并不一定意味着手机离信标很远，而是信标和手机之间有障碍物。蓝牙和Wifi工作在相同的2.4GHz频率上，因此它们的信号极易受到噪声干扰，它们很容易被反射或吸收，从而导致数据不准确和响应速度慢。您可以尝试创建绕行并在固定位置使用信标网格每隔几米进行一次信号测量，以减轻干扰问题并提高精度。但这些测量成本高昂、实施起来耗时且不精确。相比之下，超宽带提供更高的精度（高达几厘米）.与蓝牙低功耗相比，它测量的距离不是基于信号强度，而是信号从A点（智能手机）传输到B点（UWB标签）所花费的时间。与蓝牙相比，UWB范围更短。由于超宽带频率为3.1–10.6GHz，因此存在任何信号干扰的可能性有限，而BLE通常就是这种情况。但是，在某些情况下，BLE信标仍然是首选解决方案。它们自年以来一直投放市场并且很容易买到。基于BLE的解决方案也很便宜并且易于与任何现有系统集成。所有智能手机都集成了蓝牙技术，但UWB还没有。
UWB与地理围栏
地理围栏使用来自卫星和手机信号塔的GPS信号来确定您的正确位置。在最佳情况下，GPS精度限制为5米。如果您在建筑物内，这种准确性会更差，因为GPS信号在封闭的建筑物内较弱。使用GPS对移动设备的电池寿命有很大影响。地理围栏在室内不起作用，而这正是超宽带发挥作用的地方。UWB是目前最精确的室内定位方式。UWB不仅比GPS更精确，而且速度更快。
UWB与NFC(RFID)
NFC是一种相对便宜的RFID技术，在13.56MHz频段运行，并且由于其低成本和尺寸而变得越来越流行。NFC的范围只有4厘米（不到2英寸），因此它只能在某些场景中使用，而建立精确位置并不在其中。RFID无法估计距离，这是UWB相对于其他技术最重要的优势之一。它能做的就是告诉你两个物体彼此之间的距离在4厘米以内，仅此而已。无源NFC标签不需要任何电池并且通常被集成到密钥卡、支付卡或设备中。NFC最流行的用例之一是通过智能手机将其用于非接触式支付。然后，在智能手机中创建的NFC标签会被POS中的NFC阅读器读取，以建立安全连接并为产品付款。UWB很可能在许多用例中胜过NFC，因为它具有NFC的所有优点。唯一的缺点是必须广播UWB信号，所以UWB标签比无源RFID标签贵。
UWB与Wifi
在Apple于年宣布iBeacon协议之前，Wifi是最常见的室内定位技术。Wifi相对于UWB技术的主要优势在于其在全球公共场所和私人场所的可用性。所有智能手机都支持Wifi，这使得它成为许多公司的一个相当容易的选择。与UWB相比，Wifi的主要缺点是仅通过测量信号强度来估计距离或位置的常用方法。如上所述，对于蓝牙，信号强度不能很好地指示距离。Wifi的精度仅限于几米，这使得它在许多用例中无法使用。您可以确定工人所在的房间位于厂房内，但您无法确定他的确切位置。WiFi比UWB需要更多的功率这就是为什么所有路由器都需要始终插入电源插座的原因。如今，Wifi路由器也比便宜的UWB标签贵得多。虽然Wi-Fi在提高定位其他设备的准确性和降低成本方面取得了长足的进步，但UWB更精确、耗电量更少且更便宜。
超宽带安全吗？
在分析超宽带技术的安全性时，有多个方面需要讨论。首先UWB脉冲的功率是手机信号的1/-1/0，所以人人都可以安全使用。
UWB能够以任何其他无线技术无法比拟的精度测量设备的相对位置。当与高度安全的唯一标识符结合使用时，它可以通过双因素身份验证保护车辆免受未经授权的访问。启用UWB的汽车可以检测到车主的存在，验证其身份，并确保如果两个物体（例如汽车及其钥匙）之间的距离超过预定义的阈值，则拒绝它们之间的通信。这使得任何欺诈访问即使不是不可能也很难执行。
人们也越来越