UWB(Ultra-Wideband，超宽带)是一种基于超宽频信号的无线通信技术，其特点是利用极窄的脉冲信号在极宽的频谱范围内(通常为500 MHz以上)进行数据传输。这种技术具备高精度定位、低功耗、低延迟和强抗干扰能力的优势，广泛应用于定位、数据通信和物联网领域。
一、 UWB的技术原理
- 频谱范围：UWB技术的频谱范围通常在3.1 GHz到10.6 GHz之间，占用极宽的频段，这种宽频特性使得信号能在短时间内传输大量数据。
- 窄脉冲传输：UWB采用极窄的脉冲信号(时间尺度在纳秒级)，通过在宽频带上传输数据，避免了单一频段的过载和干扰。
- 功率密度低：UWB的信号功率密度非常低，几乎不会干扰其他无线通信系统，因此可以与Wi-Fi、蓝牙等技术共存。
二、 UWB技术的特点
高精度定位：UWB可以实现厘米级的定位精度，这得益于它的窄脉冲信号和高带宽，能够精确测量信号传播的时间差(Time of Flight, ToF)。
低功耗：UWB功耗低，特别适合嵌入便携设备(如手机、智能钥匙)中，支持长时间工作。
低延迟：UWB的高带宽特性使其能够在极短时间内完成数据传输，具备实时通信能力。
强抗干扰能力：由于UWB信号功率密度低且分布在宽频段中，对外界干扰的敏感性很小，能在复杂环境下稳定工作。
高数据速率：UWB支持较高的数据传输速率，适用于短距离高速通信。
安全性高：UWB天然支持精准的时间戳机制，结合加密技术，能够有效防范中间人攻击和信号欺骗。
三、 UWB的应用场景
高精度定位：
汽车数字钥匙：用于判断车主与车辆之间的精确位置，实现靠近解锁、离开上锁等功能。
室内定位：在仓库、医院、工厂等环境中实现高精度资产追踪和导航。
短距离高速通信：
UWB在传输数据时速度快，适合点对点设备之间的近场通信(如手机与智能设备之间的文件传输)。
智能设备交互：
智能家居中，UWB用于精确定位用户所在房间，从而优化设备的响应，例如自动调节灯光或音响。
物联网（IoT）：
在工业物联网中，UWB被用来实现高可靠的设备间通信和资产追踪。
UWB与其他无线技术的对比
| 特性 | UWB | 蓝牙(Bluetooth) | Wi-Fi | LPWAN |
|---|---|---|---|---|
| 定位精度 | 厘米级 | 米级 | 米级 | 几十米至百米以上 |
| 通信距离 | 几十米 | 10米左右 | 几十米到百米 | 数公里以上 |
| 数据速率 | 高速（如480 Mbps） | 较低（如2 Mbps） | 高速（如1 Gbps） | 较低（如几十Kbps） |
| 延迟 | 极低 | 较低 | 较低 | 高 |
| 功耗 | 低 | 低 | 高 | 极低 |
四、 UWB的优势总结
UWB技术的核心优势是精准的定位能力和实时的通信性能，这使其在需要位置感知和安全通信的场景中表现尤为突出。例如，在汽车数字钥匙中，UWB不仅能够通过厘米级的定位精度实现无缝解锁，还能防止信号中继攻击(relay attack)，保障车主与车辆的通信安全。由于这些特点，UWB正迅速成为短距离高精度定位的技术首选。
