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1 # 蔓莓愛水果
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2 # 科技少年星
UWB的出現順應了電子行業發展的趨勢。隨著AppleWatch、AirPods等穿戴式裝置的興起,使用者對於不同裝置之間的互聯互通要求日益提升。不同於普通計算機區域網,個人區域網中裝置之間的差異極大,在傳輸速度、傳輸距離、功耗、安全性等方面有著不同的要求。
WiFi、藍芽、NFC等是個人區域網通訊的幾種重要方式。基於傳輸速度、距離、耗電量、安全性、價格或者使用者特殊的需求等方面,這幾種技術在不同的場合有著各自的優勢。
比如WiFi傳輸距離遠,價格便宜,因此被廣泛地使用,但是WiFi也存在著安全性效能不高、傳輸速率偏慢的缺點;NFC對資料有著較高的安全保護,因此被用在支付相關的應用,但是傳輸距離較短。相比其他幾種個人區域網的通訊方式,UWB技術最大的特點是傳輸速率快(110Mb/s)、安全效能高、功耗低,但是傳輸距離有限,因此UWB適合應用在小範圍、高解析度的影象和影片的無線個人區域網。
日本著名話筒廠商鐵三角公司從2008年開始就致力於UWB技術的開發,推出了SpectraPulseUWB無線麥克風系統,這款產品能繞過日益擁擠的射頻環境,另外,其安全程度是以前商業無線麥克風從未達到的高度,是公司會議、審判、政府和商業活動的理想選擇。
近些年,隨著市場需求的增加,鐵三角公司又專門成立了一個子公司Alteros,專注於高階的技術解決方案來幫助解決用於現場音訊製作、廣電、體育賽事、劇場等場景下日益變窄的頻譜的一系列問題,其立足的核心就是UWB無線傳輸,Alteros開發了GTX系列產品,包括麥克風、發射器、接收器、控制器等。GTX產品傳輸每個脈搏都非常短,持續時間只有2.5納秒,因為這意味著系統幾乎總是處於“關閉”狀態。系統只有1.2%的時間處於開啟狀態(即傳送訊號),其餘98.8%的時間處於關閉狀態。由於這個非常短的佔空比,GTX24發射機訊號對周圍裝置不可見,既能提高安全效能,同時更節能。
行業前景企業級應用市場規模超百億元
隨著現代化建築規模越來越大、地下建設越來越頻繁、工廠安全和高效生產的需求越來越高、以及基於物聯網和大資料分析的需求,室內定位技術需求越來越來多,而傳統的衛星訊號會受到建築物的干擾,因此“最後一公里”定位技術迎來巨大機遇。
多種室內定位技術快速發展,如藍芽、WiFi、有源RFID、UWB等,商業級室內定位已經進入快速發展期,而消費級定位也已經進入匯入期。
UWB定位技術,始於20世紀60年代興起的脈衝通訊技術,2002年美國首先批准用於民用通訊,2015年在微軟室內定位大賽開始真正展現,2016年佔據微軟室內定位大賽3D組半壁江山,同時開始了商業化應用。UWB與傳統通訊技術有極大差異,不使用傳統通訊體制中的資料載波,而是透過傳送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈衝來檢測時間,中心頻率可以是3.1-10.6GHz,使用500M以上的頻率頻寬。
相比WiFi和藍芽定位技術,UWB具備以下優勢:
首先,定位精度高。頻寬決定了訊號距離的分辨能力(成正比關係)。超寬頻的頻寬很寬,這給超寬頻系統帶來了一個優勢,即它可以在距離分辨能力上高於其他傳統系統,而分辨能力的精度在特定條件下是傳統系統的百倍以上。超寬頻脈衝訊號的寬頻在納秒級,定位精確度通常小於幾釐米。
其次,安全性高。UWB的發射功率低,訊號能夠很好地隱蔽在其他型別訊號和環境噪聲之中,傳統的接收機無法識別和接收,必須採用與發射端一致的擴頻碼脈衝序列才能進行解調,系統具有較強的系統安全性。
再次,系統穩定性和抗干擾能力強:從射頻機制層面來說,UWB發射的脈衝波抗干擾能力就比連續的電磁波強,並且UWB工作的頻段在3GHz-10GHz,相比2.4G頻段的無線定位技術,外界的干擾訊號也少很多。
最後,功耗較低。超寬頻無線電具有的1GHz以上的射頻頻寬,發射時需要的平均功率很低。特別是在短距離通訊應用中,UWB發射機的發射功率普遍低於1mW;較低的發射功率可以延長系統的工作時間,而且發射功率較低,對人體的電磁波輻射也會很小。
相比於消費級(ToC)類應用,企業級(ToB)更注重技術性能,對價格敏感度更低,而UWB定位技術相對於其他定位技術,具備高精度、更高的安全性、低延時、高傳輸速率、穩定性高等指標,在企業級市場已獲得應用,主要包括司法監獄、醫院、礦井、化工廠、工廠與倉庫等對於物資或者人員管理需求比較高的應用場景。根據物聯傳媒,僅僅一次性建設成本,中國企業級定位市場的潛在需求將會達到千億級別以上,加上後續的營運,市場規模則更為龐大。
根據物聯傳媒,2018年中國UWB企業級應用市場規模為10.9億元,預計2020年,中國UWB定位企業級應用市場規模為121.1億元,未來4年CAGR為83%。
投資機會模組、FPC、方案公司從中受益
不僅僅蘋果積極準備應用UWB技術,三星、索尼、博世、恩智浦等巨頭抱團組建FiRa(findranging前兩個字母)聯盟,有望快速建立完整的生態系統。UWB技術雖然具備較多優勢,但是該項技術2016年才興起,仍處於匯入期。因此產業鏈仍不成熟,建設成本相對較高,技術標準尚未統一,生態系統不夠完善。
制定規範的行業標準和認證是確保一個行業快速無縫銜接的基礎,從而確保建立跨晶片組、裝置和基礎設施服務的UWB生態系統。為了快速推動這個行業的發展,2019年,恩智浦、三星、Sony、博世(Bosch)、AS-SAABLOY、HIDGlobal組建了FiRa聯盟,旨在利用UWB技術推動使用者無縫體驗,索尼、LitePoint、電信技術協會(TTA)也已加入FiRa組織。FiRa聯盟也在積極推動和汽車等其他行業參與者合作開發和定義技術。
在2019年6月的年度開發者大會上,恩智浦宣佈推出UWB技術,旨在服務包括移動終端、汽車、物聯網(IoT)和工業等多個應用市場。恩智浦與大眾合作,預計2019年末把UWB技術應用到汽車門鎖。恩智浦的產品方案是以手環或者手機為移動終端,採用藍芽+UWB雙重控制,即UWB技術用於精準定位,藍芽用於資料交換和認證,同時採用NFC作為備份保證,確保移動終端在沒有電的情況下,仍然能開啟車門。恩智浦UWB晶片在視距下其定位精度在10cm之內,複雜環境下也有1米的精確度。
東方證券認為,在ToB市場,UWB技術產業鏈較為簡單,可以分為晶片和解決方案兩個環節,有些公司甚至從事晶片和解決方案的完整佈局。在ToC市場,UWB技術產業鏈正形成晶片、模組、整機等多個環節,此外,UWB技術也為FPC、功能結構件等產業開啟新的市場。大致測算,手機應用UWB技術有望給模組和FPC(柔性電路板)市場分別帶來數十億元新增市場,建議關注環旭電子、鵬鼎控股、東山精密、長電科技。
安信證券表示,UWB技術具有高速率、抗干擾、低功耗等諸多優點,i-Phone11有望成為UWB技術全面推廣的催化劑。A股計算機公司中,建議重點關注浩雲科技和中海達。浩雲科技持有潤安科技45.9%的股權,潤安科技在UWB領域主要從事基站、標籤以及行業解決方案,面向政法、交通、軍隊、醫療、能源等行業。中海達全資子公司鄭州聯睿電子科技有限公司提供UWB完整解決方案,行業應用領域包括倉儲物流、司法監獄、智慧城市等。
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3 # AI智慧
室內定位之所以能快速被各行各業所接納,最主要的原因之一就是定位技術種類繁多。常見的室內定位技術有超聲波技術、紅外線定位技術、藍芽定位技術、WiFi定位技術、UWB定位技術、ZigBee定位技術、射頻技術、視覺定位等。
不同行業對定位精度的需求有所不同,所以使用的定位技術也不盡相同。其中,智慧製造、智慧建設、養老醫療、石油化工等行業使用最多的就是UWB定位技術。
一、何為UWB定位技術?UWB概念的提出可追溯到1960年,但是一直被看作是基帶、無載波的脈衝技術,只能用於軍事上的雷達系統。直到1989年,美國國防部(DARPA)才首次使用了“UWB”這個稱呼,並規定在-20dB處的絕對頻寬大於1.SGHz或相對頻寬大於25%的任何訊號均稱之為UWB訊號。
2002年,FCC(美國聯邦通訊委員會)對UWB的定義作了修改,規定訊號-10dB絕對頻寬大於0.5GHz或相對頻寬大於、等於20%,就稱之為UWB訊號。
同年2月22日,FCC准許UWB技術進入民用領域,使用者不必進行申請即可使用。之後,隨著微電子器件的高速發展,UWB定位技術在國際上掀起了研究和應用的熱潮,被認為是下一代無線通訊的革命性技術。
二、UWB定位技術優勢分析1)定位精度高,10cm精確定位
UWB定位技術是目前室內定位行業定位精度最高的定位技術。因定位演算法、硬體裝置等原因,不同企業研發的UWB定位系統精度會略有差異。比如,EHIGH恆高UWB精確定位系統採用了寬頻窄脈衝通訊技術(時間解析度極高,使定位誤差減小)、多源資料融合(有效提升定位系統的抗干擾能力)以及時間序列訊號處理技術(在強多徑複雜環境中,提取出首達路徑訊號),可實現10cm高精度定位。
2)工作時間短、裝置功耗低
UWB定位技術使用間歇的脈衝來發送資料,脈衝持續時間很短,一般在0.20ns1.5ns之間,有很空的佔空因數,系統耗電可以做到很低,在高速通訊時系統的耗電量僅為幾百μW幾十mW。民用的UWB裝置功率一般是傳統行動電話所需功率的1/100左右,是藍芽裝置所需功率的1/20左右。因此,UWB裝置的電池壽命,相對於傳統無線裝置有著很大的優越性。
3)對其他裝置干擾小
由於UWB脈衝極窄、頻帶極寬,其頻寬相當於1000個電影片道或3萬個FM廣播頻道,因此單位頻寬內的功率密度相當低。美國FCC對UWB的發射功率做了嚴格限制,其功率密度甚至低於一般的噪聲水平(比如,低於一部膝上型電腦的輻射)。因此,UWB定位技術對其他裝置的影響微乎其微。
4)1S內可同時工作的標籤多,容量高
UWB使用的頻寬在1GHz以上,甚至可高達幾個GHz,那麼每傳送一個UWB訊號的持續時間就非常短了。通俗一點,我們可以將訊號通訊看作不同寬度車輛行駛,如腳踏車(UWB訊號)、汽車(窄帶訊號),馬路寬度一定(時間資源),車輛越窄,馬路上容納的車輛就越多,如只有腳踏車在馬路上行駛和只有汽車在馬路上行駛時,腳踏車的容量會大大多於汽車。因此,UWB系統容量大,可同時容納成百上千個定位標籤同時工作。
UWB的市場容量在物聯網行業,室內定位是最為重要的組成部分之一。其中UWB定位系統因具有高精度、高動態、高容量、低功耗等優點,而被廣泛應用。
根據市場調研機構market&market預測,全球室內定位市場規模將由2017年71.1億美元增長到2022年的409.9億美元,並將保持42%複合增長率。
隧道/管廊/地鐵
UWB定位系統可支援全天候考勤,可對施工人員進行實時自動(位置)跟蹤,全面掌握每個員工在隧道的位置及活動軌跡、隧道人員的位置分佈。最重要的是,當遇到隧道突發事故,可以迅速找到被困人員可靠的位置資訊,提高搶險救災、安全救護的效率。
公安/司法/監獄
支援全天候點名,進行24小時位置監控和自動跟蹤,隨時掌握每個人員的位置及活動軌跡、人員的位置分佈,使監管工作智慧化,提升立體防控能力,快速響應突發事件。
石油/化工
UWB定位系統可幫助實現化工精細化安全管理和生產過程管控,進一步提高生產效率,維護生產秩序的安全,同時也可實現化工企業安全管理和生產效率的提高。
煤礦/礦井
採用UWB定位系統,透過在礦山/礦井部署一定數量的定位基站,以及人員佩戴標籤卡的形式,來實時獲取人員精確位置。同時煤礦井下人員定位系統可實現煤礦井下人員和車輛考勤、唯一性識別、精準定位、區域定位、電子圍欄等多項功能。
UWB應用領域還很多,包括:隧道、監獄、化工、工廠、煤礦、工地、電廠、養老、展館、整車、機房、機場等。
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4 # 淵海之魚
UWB技術並不是最近才出現的,早期主要集中在雷達系統應用,隨著蘋果公司產品的引入,大大提高了市場對UWB的關注度,其實UWB技術本身具有系統結構實現簡單,晶片原理簡單造價便宜,資料傳輸快容量大,功耗低,安全性高,多徑分辨能力強,定位精度高等特點,在相關領域有很好的市場應用。
回覆列表
無線定位技術和方案很多,常用的定位技術包括紅外線、超聲波、射頻訊號等,但都不適合室內定位。紅外線只適合短距離傳播,而且容易被熒光燈或者 房間內的燈光干擾,在精確定位上有侷限性;超聲波受多徑效應和非視距傳播影響很大,不能用於室內環境;而射頻訊號普遍用在室外定位系統中,應用於室內定位 存在侷限。相對這幾種技術來講uwb具有以下幾種優勢。 ------------- 如果我回答對你有幫助,請關注我一下。或有其他問題也可以關注我,給我發私信