UWB技术和室内定位背后的故事

超宽带是一种旨在以低功率密度进行短距离数字数据传输的无线技术。这个名字反映了该技术占据了无线电频谱的大带宽。具体有多大呢？在未经许可的应用中，超宽带使用短时脉冲，频率频谱在3.1GHz到10.6GHz之间。

图1：UWB频谱

UWB的简史

超宽带可以追溯到无线电的开始，当时G.马可尼在跨大西洋无线电通信中使用火花隙发射器。该技术在20世纪中叶主要在美国得到了很大的发展，由于它被证明是一种有用的雷达和通信技术，UWB从20世纪60年代到90年代被限制在军事应用中。

2002年，联邦通信委员会（FCC）终于允许UWB系统在雷达、公共安全和数据通信应用中的非许可使用。FCC在人们对UWB技术的兴趣越来越大之后做出了这个决定。然而，FCC剪掉了它的翅膀，对允许的频率和功率限制做出了严格的规定。这标志着UWB作为一种短程通信技术的商业化应用的开始。

当FCC作出决定时，人们最初的兴奋点很高，但市场参与者之间的分歧不断。这导致IEEE在随后的几年里推迟了标准化工作。如果你对细节感兴趣，Steven J. Crowley曾写过一篇详尽的博客文章。

当年的分析师预测UWB技术在无线个人区域网（WPANs）市场的前景光明，因为它可以传输大量数据。对于数字家庭应用，如流媒体高清视频，这本来是很好的。然而，UWB并没有达到承诺的数据传输率，而其他竞争者如Wi-Fi却做到了。这导致了推动应用的行业组织WiMedia在2009年关门大吉。

UWB技术和室内定位

不过，在一些应用中，UWB还是优于其竞争对手的，比如雷达和精确定位。目前，精确定位技术的市场呈现出类似于GPS在不同行业使用快速增长时的趋势。市场分析人士预测，在未来几年内，基于UWB的室内定位市场将继续保持两位数的增长。

UWB技术在室内定位应用中表现出色的原因，基本上可以归结为超宽带信号的固有特性，如：1:

在多径方面的卓越表现 - 任何试图在室内使用精确定位的人都会面临多径问题。这是指传输的信号从不同的表面（如墙壁、设备和人）引起的反射。与窄带相比，UWB技术对多径的抵抗力更强，因为它在大带宽上传输短脉冲。

穿透障碍物的能力 - UWB频谱上的低频具有长波长。这使得成功地使用该技术在非视线通信。穿透不同材料的能力使UWB技术成为RTLS和雷达应用的一个有吸引力的选择。

对其他无线技术没有干扰 - UWB似乎是噪音，由于信号具有非常低的功率，并均匀地传播在一个广泛的频谱。这是一个强大的积极因素，因为它是很难拦截UWB信号，但也允许它与其他无线技术安全共存。

高精度测距--UWB技术产生的短脉冲可以非常精确地测量。结合飞行时间的测量，使其能够实现精确到厘米的定位。

总而言之，超宽带已经存在很长时间了。尽管起步困难，但这种无线技术已经成为室内RTLS市场上的严重竞争者。UWB很可能成为开发未来互联物联网应用的关键技术。