技术
超宽带(UWB)是一种基于IEEE 802.15.4a和802.15.4z标准的无线电技术，可以非常精确地测量无线电信号的飞行时间，从而实现厘米精度的距离/位置测量。
除了这一独特的功能，超宽带提供数据通信能力，同时使用极低的能源-使硬币电池运行多年，而不需要充电或更换。通过结合精确定位和通信，超宽带还提供了一种新的无线安全通信方式，为新形式的安全交易打开了大门。
为什么超宽带是首选的定位技术
与蓝牙或WiFi等其他技术不同，UWB射频信号的物理特性从一开始就被明确定义，以实现实时、超准确、超可靠的定位和通信。
在Qorvo，我们也希望UWB技术变得无处不在，我们在UWB芯片的定义中加入了低功耗和低成本的定义。
超宽带是如何工作的
超宽带利用飞行时间(ToF)，这是一种通过将信号的飞行时间乘以光速来测量两个无线电收发器之间距离的方法。根据这一基本原理，UWB技术可以根据目标应用需求以不同的方式实现:到达时差(TDoA)，双向测距,或到达相位差(PDoA)．
到达时差(TDoA)和反向TDoA
TDoA方法与GPS非常相似。多个参考点(称为锚点)部署在一个场所中，并且时间同步。移动设备将发出信标，当锚点接收到信标信号时，它将对其进行时间戳。然后，来自多个锚点的时间戳被发送回一个中央定位引擎，该引擎将运行基于信标信号到达时间差的多边算法，以计算移动设备的X、Y、Z。
优点:
- 标签的电池寿命长达7年(CR2032 - 0.1Hz更新速率)
- 设备密度非常高，有数千个
缺点:
- 锚需要时间同步
- 更复杂的部署
目标应用程序:
- 在拥挤的场所(如体育场、商场、贸易展览)找到家人、朋友和同事
- 跟踪大型仓库的员工
- 跟踪学校里的孩子(即，确保他们在放学前不离开校园)
双向测距(TWR)
TWR方法依赖于两个设备之间的双向通信。当它们通信时，设备还测量它们之间UWB射频信号的飞行时间。通过将信号的往返时间乘以光速，然后再除以2，就可以得出两个设备之间的实际距离。如果在两个设备之间应用TWR方案，将得到两个设备之间的距离(D)。基于TWR方案，您还可以通过测量移动标签和固定信标之间的距离来实现2D甚至3D定位——这被称为三角测量。
优点:
- 无需进行系统同步
- 容易部署
- 双向通信实现下行数据和控制
缺点:
- 由于设备使用双向通信，功耗更高——电池寿命延长几个月到一年(取决于使用情况)
- 移动设备数量有限(数百台)
目标应用程序:
- 在家中寻找丢失的物品
- 锁定和解锁您的PC基于您的接近
- 用智能遥控器或手机指向并控制物联网设备
到达相位差(PDoA)
PDoA方法由传递两个设备之间距离的TWR方案与两个设备之间的轴承测量相结合组成。距离和方位的组合允许在没有任何其他基础设施的情况下计算两个设备的相对位置。为此，其中一个设备携带两个天线，能够测量RF信号到达时的相位差。
优点:
- 简化的基础设施选址方案
- 两个设备之间的相对位置
缺点:
- 定位误差不再是常数，它是两个设备之间距离的函数
目标应用程序:
- 定制智能家居设置(音频，视频，照明等)根据谁在该地区
- 无需使用钥匙或触摸屏就可以安全地进入您的家或办公大楼
- 跟踪预定区域外的人员或物品
IEEE标准
IEEE 802.15.4a是定义IR-UWB物理层的国际标准。该标准旨在提供非常高精度的定位，同时提供高达27Mbps的同时双向通信，以收集传感器数据和控制执行器。该标准于2005年启动，2007年批准，2011年全面整合。2018年，该标准以802.15.4z为物理层增加进一步的安全性，因为超宽带现在有望被汽车和移动行业用作安全的无线交易技术。
Decawave首席技术官兼联合创始人Michael McLaughlin是创建该标准的工程师团队的一员。这个早期团队的愿景是让每个连接的对象都能“感知位置”，因为他们相信“回答位置”将为物联网(IoT)等应用的成功带来巨大价值。
FiRa财团
FiRa代表精细测距，这个术语强调了超宽带技术在测量目标距离或确定位置时提供前所未有的精度和安全性的独特能力。作为一个行业联盟，FiRa相信超宽带技术将改变人们体验连接的方式，并致力于广泛采用超宽带应用。FiRa联盟正在设想许多用例，包括免提访问控制、室内定位和导航，以及点对点应用程序。
汽车互联联盟
CCC是一个跨行业组织，致力于推动智能手机到汽车连接解决方案的全球技术。CCC包括许多利益相关者，如汽车原始设备制造商(oem)、一级供应商、手机制造商、半导体供应商和应用程序开发人员。
CCC正在开发数字钥匙，这是一种新的开放标准，允许智能手机和智能手表等智能设备充当车辆钥匙。这个标准化的生态系统使移动设备能够通过UWB以一种安全、保护隐私的方式在任何地方存储、验证和共享车辆的数字密钥。
超宽带联盟
UWB联盟是一个全球性的非营利组织，致力于将UWB技术共同建立为开放标准行业。它有助于促进大规模部署，并保护全球数百万已安装的设备免受无线电技术的侵蚀。UWB联盟目前由Decawave、现代、起亚、斑马、Alteros、Novelda和Ubisense等创始成员组成。
该联盟将通过端到端、与供应商无关的互操作性计划推动增长，为跨多个行业的物联网和工业4.0应用提供准确的定位、导航、跟踪、安全、成像、传感和通信。
