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被iPhone 11带火的UWB,带给产业链哪些商机?

北京时间9月11日凌晨,苹果公司正式发布2019年新款的iPhone 11系列和Apple Watch Seris 5在内的多款产品。苹果手机作为引领智能手机科技前沿的产品,近两年虽然有些“槽点”,但一些新的技术亮点仍值得挖掘。其中,UWB室内定位技术目前得到产业链的高度关注。

一、什么是UWB?

超宽带(Ultra Wide-Band,UWB)是一种新型的无线通信技术,它主要用于低功耗数据快速传输以及室内静止或移动物体/人的定位跟踪与导航。

目前,包括美国、日本、加拿大等在内的国家都在研究这项技术。UWB技术传输速率高(速率最高可达1000Mbps以上)、发射功率较低、穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术,并无载波。

UWB采用的频谱范围为3.1 GHz-10.6GHz,拥用500MHz以上的带宽,不容易被干扰,能提供比其他室内定位技术更精准的定位能力。拿iPhone 11来说,UWB能让iPhone 11精确定位其他配备UWB技术的Apple设备。

二、UWB的发展历程

2002年以前,UWB被广泛用于军事用途。2002年,美国联邦通信委员会(FCC)对UWB做了功率上的严格限制,才将UWB技术解禁,准许进入民用领域。但由于其价格偏高,UWB技术主要用于To B端,例如监狱、失智老人看护、工业机器人等。

在进入民用以后,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的标准一直在不断完善,这对不同厂商的UWB技术的兼容性起到了关键作用。

三、室内定位技术的对比

相比其他行业,室内定位行业的市场较小,例如红外定位、蓝牙定位、Wi-Fi定位等,由于定位精度、地形限制、设备功耗等各方面的原因导致了室内定位一直没有得到太多应用。而UWB高精度定位技术的成熟应用,正在打破这一局面。

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相比Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、RFID等定位技术,UWB的定位精密度更高能达厘米级,从抗干扰和抗多径方面来说,UWB也要明显优于其它几种技术。

除了定位精度高,UWB还有很多优势:(1)抗干扰性能强;(2)传输速率高,最高可达1000Mbps以上;(3)带宽极宽,拥用500MHz以上的带宽;(4)消耗电能小;(5)工程简单造价便宜。

四、主要UWB芯片原厂

在iPhone 11的带动下,UWB 技术已经受到产业链的广泛关注。在To B市场,UWB 技术产业链可分为“芯片”和“解决方案”两个环节,少数公司已经从事芯片和解决方案的完整布局。

而在To C市场,UWB技术产业链正形成“芯片、模组、整机”等多个环节。此外,UWB 技术也为 FPC、功能结构件等产业打开新的市场。东方证券指出,手机应用UWB技术有望给模组和FPC市场分别带来数十亿元新增市场。

根据天风国际分析师郭明錤发布的最新研究报告,iPhone UWB SiP合作商为长电科技,且预计苹果还会推出UWB标签,以实现部署提供iPhone室内定位服务的基础建设。在UWB标签产业链方面,预计长电科技仍为主要供货商,生产则由纬创实现。

《国际电子商情》也梳理一下全球UWB芯片厂商的概况。目前全球UWB定位技术主要行业巨头有:英国Ubisense、美国Time domain、Zebra、爱尔兰DecaWave (DW1000芯片)、荷兰NXP等,国内中海达、浩云科技、精位科技等数十家企业也开始风云乍起,迎接市场的红利期。

1、英国Ubisense

Ubisense成立于2003年1月,来自剑桥大学的工程师队伍,Ubisense UWB的显著特点是精确可靠的实时定位,有源射频标签适用于室内/户外环境且高精度,可达到15厘米,基座设施可互相替换,具备高可靠性(两个感应器跟踪三维定位),为客户端提供成熟的软件平台。应用范围包括物流、工业、危险环境、医疗保健、军事等。 

2、美国Time domain

公司的PLUS超频带UWB及时定位系统由标签、阅读器、同步分配面板、天线和定位软件组成。2009年底,Time Domain公司就推出欧式系统,中心频率为7.3Hz。欧式系统中用户可以动态地改变标签的发射频率(1~10Hz)和操作模式(活跃或者待机)。

3、美国Zebra

Zebra Technologies为美国大学生橄榄球Senior Bowl比赛提供有源UWB标签、读卡器以及Zebra软件。Zebra软件读取数据后,将计算诸如每个球员跑步的速度,其他球员与该球员的距离,以及抛球的速度和旋转度、高度、距离等信息。然后,这些数据将转发给Senior Bowl的管理软件,通过社交媒体向粉丝和媒体展示。这些信息不仅可以用来识别球员的优缺点,还可以判断球员是否疲劳。

4、爱尔兰DecaWave

Decawave是目前已知唯一支持IEEE 802.15.4的UWB定位芯片厂商。其提供低成本的芯片出售,零售价格在几美元。型号为DW1000的芯片,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)。应用于政府大楼、高货值仓库、超级市场、大型制造车间、医院、敬老院、幼儿园、酒店、大型餐馆、娱乐场所、监狱、住宅小区、物流公司、博物馆、科研机构、实验室等人员和重要物资的定位监控。

5、法国BeSpoon

BeSpoon的UWB RTLS 系统,易于部署,具有“容量大、标签待机时间长、覆盖范围广、定位精度高”等突出优点,可用于追踪工厂中成百上千的产品批次,或查询仓库中叉车、工具、栈板的实时位置。本系统适用于各类工业环境,即便在钣金车间这类多障碍、强散射的不利环境中,系统表现依然良好。

6、荷兰恩智浦

恩智浦将UWB应用在了汽车电子领域。日前一款基于大众Arteon车型打造的概念车于德国汉堡亮相,通过搭载恩智浦于今年7月发布的最新超宽带技术,该车在防盗保护、安全性和便利性等方面都有了大幅提升。尽管在这款车型上,超宽带技术的主要应用场景还限于验证车辆的防失窃,但未来应用将有无限可能。

7、成都精位科技

成都精位科技在UWB系统定位精度上可达1-10cm,射频最大射程400米,基站刷新率高达8000Hz、标签刷新率100Hz、大范围定位和三维实时定位。其高精度定位平台可根据不同的平台设置不同的属性,提供API开发包,在相对统一的软件平台基础上定制开发各种应用软件,可以直观形象的显示定位目标,定位场景,管理定位数据,以满足不同行业的需求。

8、北京清研讯科

清研讯科源于清华大学测试技术与仪器国家重点实验室,是一家工业无线精确定位产品及定位系统提供商。它提供的LocalSense精确定位解决方案,在生产环节中实时定位人员、车辆、资产的精确位置,并在定位基础上实现轨迹追踪、区域报警、摄像联动等增值服务功能。

9、中海达(郑州联睿电子)

中海达全资子公司联睿电子专注于区域高精度实时定位产品研发和相关技术服务,行业应用领域广泛涉及仓储物流、司法监狱、智慧城市等。日前,公司成功中标“华为UWB手机无线防盗器项目”,将为各大华为体验店提供可摆脱传统手机防盗链的无线防盗器产品,预计年采购数量万套以上。

10、广州浩云科技

深耕UWB技术多年的浩云科技,UWB技术可以做到室内或者室外精准定位到厘米级别,目前公司已经掌握了将UWB嵌入手机使用的技术,形成了成熟的产品,并将相关技术及产品应用在了智慧司法、核电等多个领域,其室内静态定位精度可达2厘米,高精度技术领先同行业1-2年。

11、南京唐恩科技

唐恩科技源自于南京大学软件新技术国家重点实验室的定位技术研发团队,推出了基于卫星、UWB、惯导和视觉技术的多种定位产品,在智能工厂和生产控制领域提供了多个解决方案,如智能工厂可视化、生产运维安全管理、工业车辆智能导肮等,提升行业的管理精细化和自动化水平。2014年率先与Decawave合作,推出国内首家UWB自研高精度定位系统。

12、上海环旭电子

公司是我国“超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术”的前列企业,其与飞思卡尔半导体有限公司在2006年就已推出了超宽带高清电视和家庭媒体中心等产品和系统。

13、上海仁微电子

高精度UWB定位系统已成功将UWB定位技术和行业需求相结合,推出了众多行业应用方案并成功应用,例如智慧监狱的犯人实时监管、智慧工地中施工人员的安全定位、智慧化工的危险区域重点监控、智慧执法办案中心定位手环防串供等功能。

14、南京沃旭通讯科技

公司成立于2012年,开始曾为中国移动布置Wi-Fi热点,后来转向UWB技术。沃旭是国内首家基于IR-UWB产品研发及应用的高新技术企业,也是“Decawave”官方指定的主要合作伙伴。2016年沃旭完成Pre-A轮融资。产品已通过国家无委、FCC,以及即将通过德国莱茵TUV功能安全认证。

15、深圳金溢科技

公司主要产品包括基于UWB定位和视频识别技术的全自动路内停车收费管理系统,并计划于2020年上半年进一步推动V2X、UWB和RFID等技术在香港和新加坡的推广和试点。

16、杭州新华三

公司打造的UWB解决方案首创WLAN和UWB融合,不仅能够提供WLAN功能,还可以进行UWB高精度人员、资产定位,新华三UWB定位方案具备端到端整体能力,其UWB定位方案可实现20-50厘米的定位精度,并具备低功耗、对信道衰落不敏感、穿透性强,强大的抗干扰性等优势,同时不会对同一环境下的其他设备产生干扰。

五、未来:To B到To C的应用突破

UWB定位技术已经在ToB端有所应用,主要包括司法监狱、三级医院、矿井、化工厂、工厂与仓库等对于物资或者人员管理需求比较高的应用场景,而在消费市场UWB也具备极大的应用潜质,将主要用于智慧门禁、定位服务和设备间联通等场景。以下是企业级应用市场总量统计:

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企业级应用对于UWB技术指标的要求要比消费级应用场景高很多,价格也会偏贵,但企业级应用是一个很大的市场。根据《中国UWB定位技术企业级应用市场调研(2019版)》中的调研数据,预计在2022年,国内UWB企业级应用市场的体量将会超过百亿级别。

目前,To C市场也有关于UWB技术在消费级领域的应用尝试,比如说小米的厂商基于UWB技术AOA定位算法的特性,推出了智能跟随行李箱等“黑科技”产品,也有某些车厂的车钥匙基于UWB技术能够保证更加的安全。但是,这些在市面上都属于小范围的尝试,对于市场的刺激程度远没有在手机中植入UWB芯片来的直接。

当然,UWB消费级产业兴起也不会一蹴而就,也面临着诸多的问题,比如说UWB成本的优化、UWB定位技术的商业模式、UWB定位技术的成熟度等等,这些都需要更多人一起推动这个行业发展。

另外,UWB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。

除了定位跟踪外,UWB技术还将促进空投。用户只需将一部iPhone对准另一部,就能空投文件,这项新功能将在9月30日发布的iOS 13.1中提供。

责任编辑:Momo

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