厘米波應用-UWB技術介紹


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1 厘米波超高頻(SHF,super high frequency)無線電頻段是指頻率從3GHz到30GHz范圍的頻段。該頻段對應的波長從10厘米到1厘米,相當於厘米波,即厘米波波段。 

 超高頻帶寬范圍廣,傳送數據速度快。同毫米波應用於毫米波雷達類似,厘米波也可以用於厘米波探測雷達,例如車載雷達常用的頻段主要集中在24GHz和77GHz。

 

2 UWB
2.1 UWB是什么超寬帶(UltraWide Band,UWB)技術是一種工作在3.1~10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬的無線通信技術。

 

UWB可以非常高精度地安全確定對等設備的相對位置,並且可以在200米的視線范圍內運行。與窄帶無線技術相比,寬帶的使用意味着UWB提供了非常穩定的連接性,幾乎沒有干擾,甚至在擁擠的多徑信號環境中也提供了高精度定位。 UWB技術具有傳輸速率高,抗干擾以及穿透能力強等優點,尤其適用於室內等密集場所的高速無線接入和定位。因此,UWB技術可以應用於無線個人局域網通信技術(WPAN),同時也可以用於室內定位功能,能提供數厘米級的定位精度。UWB正在建築物或停車場內進行精確定位,以提供有停車位或物品等待的確切位置:

 

 參考《常見的室內定位技術與應用》中的UWB技術室內定位應用 2.2 UWB測距與定位
一旦配備了UWB無線電的設備(如智能手機,腕帶或智能鑰匙)進入另一台UWB設備的范圍,這些設備便開始測距。通過在設備之間執行飛行時間(ToF)測量來完成測距。通過測量質詢/響應數據包的往返時間來計算TOF。根據應用程序的類型(例如,在資產跟蹤,設備本地化的情況下),移動式或固定UWB設備都會計算出設備的精確位置。如果設備正在運行室內導航服務,則需要知道其與固定UWB錨點的相對位置,並計算其在區域地圖上的位置。

UWB使用非常大的信道帶寬(500 MHz),每個信道的短脈沖約為2 ns;這有助於達到厘米精度。UWB定位過程會立即發生,因此可以非常准確地實時跟蹤移動設備的運動。 2.3 UWB用例

 

UWB技術可以與藍牙低功耗(BLE)和近場通信(NFC)等其他連接技術結合使用,可在手機和其他可穿戴設備中使用,甚至可以在設備鎖定或解鎖門時使用。

 

 

 3 單芯片解決方案 UWB技術在工業自動化領域應用廣泛,但在個人應用方面有限,但隨着針對手機應用的單芯片方案的出現以及蘋果公司的推動,醞釀已久的UWB消費級應用大幕正在徐徐打開。
3.1 NXP 精細測距芯片 SR100T

  • 多合一解決方案, 近場通訊 (NFC)和 超寬帶 (UWB)測距技術

  • 提供精確感測,包括360度定位

  •  提供±10 cm范圍和±3°角度精度

  • 6至9 GHz;每通道500 MHz帶寬

 

該芯片組旨在提供針對下一代支持UWB的移動設備量身定制的非常精確的定位性能。借助SR100T,移動設備將能夠與連接的門,入口點和汽車進行通信,以便在接近時打開它們。燈光,音頻揚聲器以及具有UWB感應功能的任何其他連接的設備都可以將用戶從一個房間轉移到另一個房間,而智能連接技術將直觀地嵌入人們的生活中。目前該芯片的更多信息還沒發布。
3.2 Iphone 11上的U1芯片

2019年Iphone 11中集成了UWB芯片U1,配合AirTags,就可以實現短距離和高精度室內定位服務,也許會引發另一個應用高峰。

 

 

AirTag目前信息未知,據傳在今年春季發布,可能是小型跟蹤器,用戶可以將其附加到他們的物品(例如鑰匙或包)上以跟蹤其位置。

 4 FIRA聯盟2019年,三星、恩智浦、博世等聯手成立FIRA聯盟,旨在利用超寬帶(UWB)技術推動用戶無縫體驗,從而確保建立跨芯片組、設備和基礎設施服務的互操作UWB生態系統。 

 

 

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