UWB的产业发展在2002年以前,UWB被广泛用于军事方面的用途。2002年,FCC(美国联邦通信委员会)对UWB做了如前文所说的功率上的严格限制,才将UWB技术解禁,准许进入民用领域。
此后,UWB技术进入了高速发展期,各种技术方案围绕着UWB国际标准的制定也展开了激烈的竞争。
2007年,IEEE在802.15.4a标准中对UWB技术进行了标准化。经过近十年的发展,UWB的标准也在不断完善。
说到UWB的产业链,就不得不提到Decawave公司。
Decawave是目前已知唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片厂商。他们提供低成本的芯片出售,零售价格在几美元。芯片型号是DW1000,符合IEEE 802.15.4-2011 UWB标准协议(在理想条件下,最大可测量范围为300m)。
▲DW1000芯片
在苹果公司的产品发布会后,基于Decawave芯片DW1000的定位厂商INTRANAV连发两条推特,声称其套件支持与iPhone11的互操作,Decawave也转发了该推特。这说明,苹果U1有极大的可能支持IEEE 802.15.4。
其它从事UWB技术研究的厂商还包括Ubisense、BeSpoon。
这些厂商使用了自己的UWB解决方案,通常以模组套件的形式推出,但均不支持IEEE 802.15.4。
要实现更好的空间感知,需要应用生态的支持。为了构建整个应用生态,不同厂家设备性需要实现互操作、互兼容。可以预见,未来所有厂家设备都将可能支持IEEE 802.15.4标准。
UWB的定位效果为了客观评判不同的室内定位技术,多个国际组织一直在积极组织室内定位比赛。
目前国际上三个高规格的室内定位比赛包括:
1)微软室内定位比赛(Microsoft Indoor Localization Competition,MILC)
2)美国国家标准与技术研究院(NIST)举办的PerfLoc(Performance Evaluation of Smart-phone Indoor Localization Apps)
3)国际室内定位与室内导航大会(IPIN)室内定位比赛:IPIN competition
微软的MILC比赛被公认为评判高精度室内定位技术最好的舞台。
下面列出了历年MILC比赛中基于基础设施组前三名的成绩:
可以看出,从2015年开始,UWB的优势逐渐显示出来,已成为高精度定位技术中最有前景的技术。同时,Decawave的DW1000也是具体定位方案中的主流选择。8家获奖的UWB团队中,有7家都使用了DW1000。
▲2018年的比赛使用性能极高的激光SLAM构建地图(左图)并基于此实时输出真实位置轨迹(右图),由此作为比赛的评价依据
▲比赛场地在葡萄牙波尔图证卷交易所宫,现场环境十分复杂
2018年的比赛首次评价动态精度,比赛场地非常复杂,结果的导向性很强。
在这项赛事中,来自美国卡内基梅隆大学的Anthony Rowe团队值得一提。这个团队是室内定位领域的翘楚,三次进入前三名,2018年更是获得第一名和并列第二名。
更重要的是,2018年该团队取得第一名的技术路线是UWB+增强现实(AR),而iPhone 11 Pro则成为了首款同时支持AR和UWB的手机。这足以证明该团队具有极强的技术洞察力。
此外,来自中国的南京爱锑奕电子科技有限公司也非常值得关注。
他们是一个新兴团队,切入UWB市场一年后就参加了2018年的比赛,取得了并列第二名的成绩。这是迄今为止国内队伍在该项赛事中的最好成绩。
上图是南京爱锑奕团队在比赛中输出的实时轨迹。可以看到,除少部分区域外,大部分区域都输出了精度很高的定位坐标。蓝色为激光SLAM实时轨迹,绿色点为爱锑奕团队输出的轨迹,红色为矢量误差。
上图是参加各支队伍的平均定位误差对比。爱锑奕团队的平均定位误差是0.4米,而几个传统强队,如RaceLogic、俄罗斯研究院等同样使用UWB技术,却只取得了接近1米甚至更差的成绩,这充分说明了2018年比赛难度之大。
结 语总而言之,这次新款iPhone对UWB的全面支持,对UWB技术的规模化商用推广是一次非常宝贵的机会。这也将加速UWB上下游产业链的发展和成熟。
随着5G的到来,我们正在加速走向万物互联时代,越来越多的物联网设备和应用将会出现。UWB技术可以根据自身的特点,与这些物联网场景紧密结合,给用户提供更好的服务体验。
包括智能家居、增强现实、移动支付、看护跟踪、地质勘探、室内导航,都将是UWB技术的用武之地,拥有非常广阔的发展前景。
根据相关机构的预测,未来UWB技术将在室内定位市场中占据30%~40%的市场份额,2022年市场规模将有望达到164亿美元。
UWB的美好未来,让我们拭目以待!