随着物联网的快速发展,各种无线通信技术如雨后春笋般涌现,其中超宽带(UWB)技术以其独特的优势在定位领域崭露头角。本文将详细介绍UWB技术,对比其与蓝牙、Wi-Fi在定位方面的差异,并列举几个使用UWB技术的实际产品。
一、UWB技术简介
UWB,即超宽带技术,是一种无载波通信技术,利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。由于其所占的频谱范围较宽,因此称为超宽带。UWB技术具有很多优点,如低功耗、高安全性、低成本等。在定位方面,UWB采用宽带脉冲通讯技术,具有很强的抗干扰能力,使得定位误差大大降低,可实现厘米级的定位精度。
二、UWB与蓝牙、Wi-Fi定位技术对比
定位精度:UWB定位精度可达厘米级,蓝牙定位精度为厘米到米级,而Wi-Fi定位精度仅为米级。因此,在需要高精度定位的场景中,UWB具有明显优势。
抗多径和抗干扰能力:UWB由于其特殊的信号传输方式,具有很强的抗多径和抗干扰能力,表现优于蓝牙和Wi-Fi。这使得UWB定位在实际环境中更加稳定可靠。
传输距离:在传输距离方面,Wi-Fi表现最佳,UWB次之,蓝牙传输距离最近。因此,在需要较长距离传输的场景中,Wi-Fi和UWB更具优势。
建设成本:UWB定位系统的建设成本相对较高,主要体现在硬件设备和基站部署上。然而,考虑到UWB的高精度和稳定性,这一成本投入在很多场景中仍然是值得的。
三、UWB技术产品应用
UWB数字钥匙:UWB数字钥匙是全新的钥匙进入系统,融合了UWB、BLE蓝牙和NFC三种无线通信技术,利用ToF飞行时间来精准测量车身锚点与数字钥匙之间的距离,可以提供10厘米级的高精度位置感知能力,这也是该技术落地汽车场景的核心功能。UWB测距功耗很高,无法像蓝牙一样能进行不间断地广播和连接。因此UWB测距功能是建立在蓝牙连接的基础上。蓝牙的功耗较低,在较远的地方,可以先进行蓝牙连接,进行身份认证、数据交互,并进行粗略的定位。继续靠近车辆之后达到UWB测距的范围后(离车十几米左右),再开启各个锚点的UWB的测距功能,各个锚点进入工作状态,就可实现实时的定位。
活体检测:在汽车上主要用于儿童存在检测(CPD – Child Presence Detection),国外也有叫后排占用告警(ROA - Rear Occupant Alert)或Hot Car。UWB雷达提供了一种新方案。没有隐私担心(相比摄像头),有穿透力(相比摄像头),成本适中(低于毫米波雷达),低功耗(低于毫米波雷达),目前看来是较好的车内儿童存在检测方案,能满足各项法规要求。
自动泊车AVP:依靠更精准的感知、更强大的算力、更先进的算法,自动泊车可实现智慧停车场内的低速自动驾驶、自主避障、智能搜索车位和自主车辆泊入泊出。车辆进入停车场,并自动寻找车位,是 AVP 功能的核心。在没有任何控制的情况下,车辆在停车场内自动且准确地寻找到可停的车位,是 AVP 的重点和难点。在地下停车场/隧道等环境中,GPS/北斗等卫星信号无法准确接收,且环境雷同、光线阴暗,如果仅靠激光/毫米波/视觉/惯导等定位方式存在潜在稳定性问题,如果有类似室内GPS的UWB定位信号做辅助,那么可以让系统工作更稳定。虽然目前市场主流成熟的定位技术有很多,比如UWB定位技术,蓝牙定位技术,Wi-Fi定位技术,GPS定位技术,RFID定位技术,地磁定位技术,超声波定位技术等,但唯一能满足的相关技术就是UWB定位技术,他的定位精度已然高达厘米级,毕竟自动泊车技术在车库定位,车辆定位上都是要求精度是非常高的,完全可以避免车库识别率差,避障率差这两种情况。
脚踢尾箱:脚踢不够灵敏经常踢不开,下雨时尤其严重;或者在洗车的时候人从尾门走过时,会误触发电动尾门开关自动打开后备箱。理论上电容方案对电磁干扰也较为敏感,当周边电磁环境复杂时容易失灵。
UWB雷达提供了另一种选项。稳定性足够高(相比电容方案),成本适中(比电容方案贵,比毫米波方案便宜),低功耗(低于毫米波雷达)。
超宽带UWB定位方案:采用基于UWB技术的高精度定位产品,包括UWB定位基站和标签。通过TOF/TDOA算法计算出目标的实时位置,理想环境下定位精度可达10cm。该方案广泛应用于隧道、变电站、工厂、仓储、物流、轨道交通等定位场景,提供部署简便、容易集成的高精度定位方案。
UWB模块与工卡:UWB技术可应用于开发各种定位标签,如UWB模块、UWB工卡等。这些产品可与其他设备集成,实现人员的实时定位与追踪,提高管理效率。
UWB手表与基站:UWB手表是一种可穿戴设备,通过与UWB基站进行通信,实现高精度定位功能。这类产品可应用于养老院、医院、学校等需要关注人员位置的场所,提供便捷的定位服务。
四、结论
综上所述,UWB技术在定位领域具有显著优势,尤其在高精度定位方面表现出色。虽然其建设成本相对较高,但在许多需要高精度、稳定定位的场景中仍被广泛应用。随着技术的不断发展和成熟,相信UWB将在更多领域发挥其独特价值。