UWB的应用场景分析

超宽带是一种强大的无线通信技术，通常被称为UWB。该技术用途广泛，可执行多种难以分类的任务。

例如，UWB通常用作测距技术，可精确定位物体的位置，轻松地找到可能放错地方或丢失的东西，比如钱包。另一方面，UWB也是一种定位技术，用于测量距离和确定运动方向，在机场和购物中心等大型室内空间进行导航。此外，UWB定位技术还可以让其他设备感应到智能手机或智能手表的存在。例如，您可以根据自己的位置自动锁上或解锁前门；当您接近汽车时，它会自动解锁驾驶室侧门并启动发动机，而在您离开时则会关闭车门和发动机。

UWB也可以作为一种雷达技术，用于感知存在和运动，从而更容易检测到是否有人离开房间或在生产设施中跟踪物体。超宽带雷达甚至可以用于拯救生命，在紧急情况下检测生命迹象；或者在日常生活中，作为汽车儿童检测系统的组成部分。如果在停放的汽车后座上检测到儿童，该系统会提醒驾驶员。

通过结合这些功能，UWB可以使日常系统变得更智能、更安全、更自主。例如，在家中、道路上、医疗设施和工业环境中，配备UWB的系统可以通过测距和雷达的不同组合，实现新型空间感知功能。它们能够利用存在、位置和运动信息来节省能源，提高自动化水平，保障人员的安全，或者让熟悉的体验变得更直观、更愉快。

此外，由于UWB可以轻松与其他成熟的无线协议 (如Wi-Fi、蓝牙及近场通信(NFC) ) 结合使用，开发人员正在探索优化功耗、简化用户交互的方法，并通过将UWB与其他无线协议相结合来提高精度。

行业支持

标准化对于UWB等技术至关重要。UWB旨在实现各种用户体验和服务，包括设备对设备和设备对基础设施的应用。芯片组的可用性促进了该技术的推广，并提高了从消费类移动设备和物联网设备到汽车等各个垂直领域的采用率。这也促成了多个不同生态合作体系的建立，以支持制定针对不同领域的可互操作UWB解决方案的标准。

以下是指导UWB发展的一些关键组织：

FiRa联盟

FiRa联盟是一个非营利组织，于2019年在恩智浦的帮助下成立，旨在推动UWB技术在访问控制、基于位置的服务和设备间通信等场景中的应用。FiRa联盟创建了一个认证计划，该计划基于其开发的测试规范和工具，主要针对面向消费者的设备，展示了使用UWB进行测距和定位的设备的互操作性。

汽车连接联盟 (CCC)

汽车连接联盟 (CCC)是一个标准组织，恩智浦是其创始成员之一。自2011年以来，CCC一直专注于汽车与智能手机的连接。CCC数字钥匙规范于2018年首次发布，旨在创建一个基于UWB的智能电子生态合作体系，使移动设备能够安全地存储、验证和共享智能汽车的数字钥匙。该规范得到了认证计划的支持，用于确认安全性并确保汽车门禁解决方案的互操作性。

连接标准联盟 (CSA)

连接标准联盟 (CSA) 由恩智浦协助成立，最初名为ZigBee联盟，如今因其推出的Matter标准而闻名。Matter是智能家居和物联网技术的互操作性标准。2023年，CSA推出了新标准Aliro，改变了用户使用移动设备或可穿戴设备解锁门和其他入口的方式。Aliro协议由包括恩智浦在内的近200家成员公司支持，涵盖了NFC、低功耗蓝牙(BLE)和UWB等技术的定义。与Matter一样，CSA将为Aliro建立认证计划，以确保跨设备的安全、便捷和一致的体验。

为了让用户可以使用UWB设备与任何其他UWB设备进行交互，无论是家里的空调还是汽车门禁，需要一个生态合作体系来开发安全且可互操作的解决方案。为了实现这种无缝互动，包括FiRa、CCC和CSA在内的行业利益相关者经常合作。虽然他们可能各自专注于UWB的不同方面，但他们携手并肩，共同致力于促进互操作性、扩大规模和推广下一代UWB用例。

智能手机中的UWB

UWB技术在如此广泛的用例中快速增长的另一个原因是，它现在已经成为苹果、谷歌、三星等最新旗舰智能手机的标准功能。

这为UWB功能创建了现成的基础设施，开发人员迅速利用了这一优势，特别是在面向消费者的应用中。例如，资产跟踪器、数字钥匙和各种智能家居设备 (如风扇、灯和智能音箱) 都可以与支持UWB的智能手机进行交互并对其做出响应。

目前，全球已有超过10亿台设备支持UWB技术。ABI Research预计，到2025年，UWB设备的年出货量将超过5亿台。随着越来越多的智能手机、智能手表和其他可穿戴设备/便携式设备将UWB作为标准功能，消费者对这项技术的熟悉度将不断提高，这反过来将推动对UWB应用场景的需求。

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UWB应用场景分析与展望

在标准组织的推动下，UWB技术不断发展，并在主流消费电子设备上得到广泛应用。我们预计，UWB将成为与日常生活无缝融合的系统的标准功能。以下是一些正在进行的示例：

汽车

如前所述，UWB已经成为CCC数字钥匙规范的一部分，该规范允许驾驶员使用智能手机自动化管理汽车门禁。用户无需出示智能手机或智能手表即可打开和启动汽车。为了保护无感数字钥匙，支持UWB的移动设备和汽车会相互进行身份验证，汽车会验证移动设备的CCC数字密钥是否授权所请求的操作。此外，具有高精度飞行时间测量的安全测距可以防止中继攻击，这种攻击通过信号放大来欺骗车辆，使其误以为移动设备就在附近，即使实际并非如此。

UWB技术在汽车中的一个重要增长趋势是后排乘客提醒 (ROA) 系统，也称为儿童遗留检测 (CPD) 系统。这些车载系统能够防止儿童被遗留在过热的汽车中——这是UWB在汽车中的另一个主要趋势。UWB雷达稳定可靠且非常精确，甚至可以检测到非常微小的身体运动，包括婴儿呼吸时胸部的起伏。因此，UWB雷达成为ROA / CPD系统的理想选择。此外，汽车制造商选择UWB技术用于ROA / CPD系统的另一个原因是，汽车现有的UWB测距解决方案可以扩展其功能，以包括ROA / CPD系统所需的UWB雷达。这使得UWB测距和雷达功能能够结合起来，实现多种用途。UWB雷达在汽车中还有其他应用。例如，它可以用于安全带提醒系统，将安全带的状态与座椅占用情况相结合。如果系统检测到座椅上有人未系安全带，汽车会发出持续的警报，直到安全带系好为止。

智能家居和智能楼宇

支持UWB的智能手机和遥控器可以实现点对点控制和“查找我的”功能。支持UWB的音箱能够根据房间的占用情况和听众的位置 (及其移动) 来优化声音渲染。起居室可以根据人员位置自动调整设置，优化暖通空调 (HVAC) 系统、照明网络和娱乐系统的运行和能效。

此外，UWB技术还可以用于安全身份验证、点对点控制、安全门禁、障碍物感应、存在检测和地图绘制等功能。这些功能提高了自动化水平，使家用电器更安全、更高效、使用更直观。

工业物联网

UWB技术在生产设施和其他工业环境中的应用包括跟踪在制品 (WIP) 货物、工具和重型设备，以提高生产效率。

最近，UWB还被用于管理员工的访问控制、在紧急情况下定位工作人员，以及支持地理围栏功能，以确保只有授权人员才能进入受限区域。地理围栏也可以与自动驾驶汽车结合使用，以避免进入危险环境。

此外，配备UWB设备的机器人可以连续感测人或移动物体的存在，并在检测到目标进入指定区域时自动停止操作。将UWB技术与摄像头结合应用于计算机视觉，可以增强自主性、提高能效，并提升安全性。

恩智浦助力您探索UWB的应用场景

由于超宽带是一种通用技术，涉及广泛的场景、应用和市场，因此很难确定从哪里入手。在这方面，我们能够助您一臂之力。

恩智浦率先将超宽带应用于测距和雷达领域，提供了广泛的UWB解决方案组合。我们的Trimenion产品适用于移动设备、工业、物联网和汽车领域，支持测距和雷达应用，旨在实现互操作性。我们与FiRa、CCC和CSA等一流的应用和行业组织深入合作，在定义、开发和部署UWB设备方面占据优势。此外，凭借我们在各个相关领域的深厚专业知识和完整的系统解决方案，客户可以受益于我们的集成方法，并节省研发资源。

本文作者

Marc Manninger是恩智浦产品及市场营销经理，在半导体行业拥有9年的丰富经验。他毕业于格拉茨技术大学和圣保罗大学，获得软件工程及工商管理硕士学位。在他的职业生涯中，他致力于智能汽车门禁系统的各种软件项目和产品。他作为产品和市场营销经理，负责恩智浦的汽车UWB、NFC和安全芯片。

本文作者

Bernhard Grosswindhager是汽车UWB产品和市场营销经理，负责产品和营销策略的制定。他拥有格拉茨技术大学电气工程博士学位，研究方向是UWB定位和通信。除了学术生涯外，他还曾在医学工程和汽车行业担任过不同的职务。

本文作者

Sunil Jogi目前担任恩智浦UWB市场总监。他负责开发物联网应用领域的超宽带(UWB)传感器产品，以及建设基于UWB技术的生态合作体系。他还积极参与UWB技术的标准化和认证工作。他在UWB以外的技术领域也有超过20年的产品和生态合作体系拓展经验，包括NFC、支付和运输。此外，Sunil还与其他专家共同撰写了一本关于超宽带技术的书，并在连接和传感器技术方面拥有多项创新的专利。