在大型購物中心內(nèi)，顧客用手機便可以輕松獲知要去店鋪的精確坐標;旅客遇到登機口變化的情況時，通過電子登機牌的精確引導，可以自主找到該去的登機口……這是不久的將來，人們在日常生活中使用UWB(超寬帶)室內(nèi)定位技術的場景。

近日，成都精位科技有限公司(以下簡稱精位科技)發(fā)布國產(chǎn)首顆自主可控UWB定位芯片及模組，填補了國內(nèi)在高精度定位芯片領域的空白。“UWB定位芯片的發(fā)布，為普通大眾帶來革命性的體驗。”精位科技首席科學家、前沿技術研究院院長潘錦告訴科技日報記者。

用極窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)避免信號分散

與室外環(huán)境相比，在室內(nèi)環(huán)境中感測位置信息并保持非常可觀的精度是極具挑戰(zhàn)性的，因為室內(nèi)有各種物體反射導致信號分散。“UWB作為室內(nèi)定位領域的一項新興技術，不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，從而具有GHz量級的帶寬。”潘錦說。

與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，超寬帶系統(tǒng)穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高，因此可以很好地被應用于室內(nèi)精確定位。

2017年，基于UWB技術的主動式高精度定位系統(tǒng)問世，實現(xiàn)在室內(nèi)復雜環(huán)境下厘米級的定位精度，但在向C端用戶推廣過程中，一直面臨設備小型化的瓶頸，因為C端用戶使用系統(tǒng)只能局限在手機等移動終端。

精位科技創(chuàng)始人、CTO嚴煒說，之前分離電路產(chǎn)品的體積和功耗都比較大，難以集成到手機里去，導致UWB定位技術系統(tǒng)一直走不進人們?nèi)粘Ｉ睢?/p>

打破室內(nèi)定位系統(tǒng)小型化瓶頸

如今，由分離搭建的電路過渡到芯片之后，體積呈幾十倍的下降，帶給定位應用開發(fā)充分的空間想象。記者在現(xiàn)場看到，芯片的尺寸非常小，只有5毫米左右。“該芯片是基于UWB技術的室內(nèi)定位射頻前端芯片。”潘錦介紹說，為滿足室內(nèi)定位芯片小型化、高穩(wěn)定性及其電路功能的需求，芯片采用0.18微米射頻CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝，集成SPI(串行外設)接口，完成3G—4GHz寬帶脈沖調(diào)制信號的放大、濾波、包絡檢波、檢波后的脈沖基帶信號放大驅(qū)動，實現(xiàn)電路的高度集成和芯片工作模式配置及性能指標的優(yōu)化。

“芯片的小型化，讓我們可以開發(fā)出手機、智能手表在內(nèi)的一系列更小的智能終端，以構(gòu)建一個面向普通用戶使用的精確定位環(huán)境。”嚴煒說，如今可以將芯片直接植入手機，服務器發(fā)送指令后，定位系統(tǒng)中所有信號發(fā)生器(基站)同步發(fā)射UWB定位信號，手機終端接收信號，在4G、5G這樣的通訊環(huán)境中，利用手機強大的硬件資源和計算能力進行解算，獲得精確坐標。嚴煒認為，UWB定位芯片將原來僅用于室外的移動終端引入到室內(nèi)，讓高精度定位實現(xiàn)廣域、全域的覆蓋。

UWB定位芯片精度更高、功耗更小

嚴煒表示，芯片取代分離器件的電路后，電路的噪音以及加工的偏差得到控制，使系統(tǒng)各項核心指標都得到極大提高，綜合體現(xiàn)在精度和刷新率上，如今，定位精度由原來的±10厘米提高到±5厘米，刷新率由原來的8000Hz成倍提高到12000Hz以上。

“UWB定位技術的芯片化，也使得系統(tǒng)在低功耗的工作模式下，只會達到微瓦級的功耗，極大降低了之前搭建分離電路所帶來的額外功率損耗，延長了終端應用的待機時間和工作時間，讓UWB室內(nèi)定位技術可以更好地服務于移動終端和C端用戶。”嚴煒總結(jié)道。(盛 利)

關鍵詞： 室內(nèi)定位技術