如果你有一部智能手機(jī)——這很可能——它很有可能是蘋果 iPhone 或三星 Galaxy。你也可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)這兩個(gè)品牌都提到的“超寬帶”這個(gè)詞。 但什么是超寬帶，在建筑等其他行業(yè)能否真正應(yīng)用？ 我們將討論超寬帶 (UWB)，它在理論上如何應(yīng)用于定位和安全等建筑應(yīng)用，特別是它如何改進(jìn)市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品，例如條形碼/設(shè)備標(biāo)簽、藍(lán)牙和 GPS 工具 追蹤。

定義超寬帶 (UWB)

超寬帶 (UWB) 是一種用于傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線技術(shù)，可在非常寬的頻帶上以非常低的功率譜密度傳播無(wú)線電能量。顧名思義，它使用數(shù)千兆赫 (GHz) 的寬頻譜。 UWB 還具有高帶寬和非常高的數(shù)據(jù)吞吐量的特點(diǎn)。

UWB發(fā)射機(jī)以前稱為“脈沖無(wú)線電”，可在寬頻譜頻率上發(fā)送數(shù)十億個(gè)脈沖。然后，相應(yīng)的接收器通過(guò)偵聽(tīng)發(fā)射器發(fā)送的熟悉脈沖序列將脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。大約每?jī)杉{秒發(fā)送一次脈沖。這有助于 UWB 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精度。簡(jiǎn)而言之，超寬帶旨在在不使用太多功率的情況下在短距離內(nèi)傳輸大量數(shù)據(jù)。

無(wú)論您是否了解所涉及的確切物理原理，我們都可能親身經(jīng)歷過(guò)傳統(tǒng)無(wú)線電系統(tǒng)的困境。這是因?yàn)檫@些系統(tǒng)容易受到電磁干擾——干擾信號(hào)并對(duì)信號(hào)產(chǎn)生負(fù)面影響的不需要的射頻信號(hào)。這種干擾是傳統(tǒng)無(wú)線電系統(tǒng)的衰落，是導(dǎo)致電視、收音機(jī)、無(wú)繩電話或移動(dòng)設(shè)備的聲音或圖像質(zhì)量下降的原因。使用 UWB，這種干擾大大減少，與極寬的帶寬和低功率譜密度相得益彰。

UWB 通信系統(tǒng)天生不受檢測(cè)和攔截的影響。低傳輸功率意味著竊聽(tīng)者必須非?？拷l(fā)射器（接近 1 米）才能檢測(cè)到傳輸?shù)男畔?。這一點(diǎn)——再加上 UWB 脈沖是用特定于每個(gè)發(fā)射器/接收器對(duì)的代碼進(jìn)行時(shí)間調(diào)制的事實(shí)——使得 UWB 傳輸很有希望地安全，因此可能的應(yīng)用包括軍事行動(dòng)，甚至那些需要最高安全性的應(yīng)用。

超寬帶用途

超寬帶的三個(gè)主要應(yīng)用，都可以為建筑帶來(lái)巨大的好處：

1：無(wú)縫訪問(wèn)控制

這是簡(jiǎn)化同時(shí)提高建筑物接入點(diǎn)安全性的絕佳選擇。 UWB 可以識(shí)別個(gè)人接近或遠(yuǎn)離安全入口的方式，驗(yàn)證安全憑證，并讓授權(quán)的個(gè)人通過(guò)入口而無(wú)需親自出示憑證。

2：基于位置的服務(wù)

即使在擁擠的多徑信號(hào)環(huán)境中，UWB 也能提供高精度定位。基于位置的服務(wù)具有廣泛的應(yīng)用：

1. 讓人們可以輕松地在機(jī)場(chǎng)或購(gòu)物中心等大型場(chǎng)所導(dǎo)航，或者在多層停車場(chǎng)中找到他們的車
2. 數(shù)字營(yíng)銷機(jī)構(gòu)開(kāi)展有針對(duì)性的活動(dòng)并生成客流量數(shù)據(jù)
3. 提供個(gè)性化交易的零售商
4. 政府機(jī)構(gòu)定制通知
5. 娛樂(lè)場(chǎng)所在活動(dòng)期間提供個(gè)性化推薦

3：設(shè)備到設(shè)備（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）服務(wù)

設(shè)備到設(shè)備或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)是定位個(gè)人的好方法。

UWB 提供兩個(gè)設(shè)備（例如您的設(shè)備和親人的智能手機(jī)）之間的精確相對(duì)距離和方向，允許在沒(méi)有錨點(diǎn)和接入點(diǎn)等基礎(chǔ)設(shè)施的情況下找到彼此的相對(duì)位置。這將使您可以在擁擠的空間中輕松找到彼此或找到放錯(cuò)地方的物品。它也可以派上用場(chǎng)，以便在人海中找出您的朋友所在的位置。

行業(yè)用例

雖然過(guò)去主要用于雷達(dá)成像，但超寬帶市場(chǎng)多年來(lái)發(fā)展迅猛，有大量民用和非民用應(yīng)用，例如：

1.  軍事行動(dòng)：由于超寬帶在惡劣條件和環(huán)境下的抗干擾性、可擴(kuò)展性和耐用性，自誕生之日起，就在軍事應(yīng)用中進(jìn)行了探索。
2.  消費(fèi)電子產(chǎn)品：我們已經(jīng)看到它進(jìn)入了 iPhone 11 以及三星和索尼等參與 UWB 項(xiàng)目的品牌。設(shè)備。事實(shí)上，作為第一家將超寬帶集成到智能手機(jī)中的廠商，蘋果的超寬帶芯片，恰如其分地命名為 U1，是一個(gè)非常重要的定位芯片。
3.  物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備：UWB 快速傳輸大量數(shù)據(jù)的能力、高度的安全性和廣泛的范圍（使其適用于多種應(yīng)用）使其成為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的天然競(jìng)爭(zhēng)者。一個(gè)小警告——它的短距離——可以通過(guò)天線設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)。
4.  汽車：UWB 在汽車行業(yè)顯示出真正的前景，特別是在關(guān)鍵的 FOB 設(shè)計(jì)中，它可以用來(lái)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)這些設(shè)備的接近度和整體功效。事實(shí)上，像大眾這樣的汽車巨頭已經(jīng)宣布了他們對(duì)這項(xiàng)令人興奮的技術(shù)的預(yù)期使用案例。

建筑用超寬帶

建筑空間有兩個(gè)特殊的超寬帶用途：

1：位置查找

超寬帶在建設(shè)項(xiàng)目中具有真正的資產(chǎn)定位潛力。考慮到大型承包商一年內(nèi)可能面臨超過(guò) 120 萬(wàn)美元的更換工具和生產(chǎn)力損失，強(qiáng)大的工具跟蹤系統(tǒng)是保持盈利的關(guān)鍵。工具經(jīng)理求助于幾種方法來(lái)跟蹤工具和設(shè)備，但沒(méi)有一個(gè)是沒(méi)有缺點(diǎn)的：

1.  條形碼：也稱為設(shè)備標(biāo)簽，是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效的方式來(lái)密切關(guān)注各種工具和設(shè)備。缺點(diǎn)：您只能在每次掃描它們時(shí)獲得可見(jiàn)性。
2.  GPS追蹤器：我們都知道GPS。每個(gè)人都使用 GPS 可靠地從 A 點(diǎn)到達(dá) B 點(diǎn)，但 GPS 也有很多缺點(diǎn)……比如當(dāng)你無(wú)法收到信號(hào)時(shí)。這是因?yàn)?GPS 需要衛(wèi)星信號(hào)。不僅如此，它還可能成本高昂并消耗大量電池。
3.  藍(lán)牙追蹤器：藍(lán)牙追蹤器利用您移動(dòng)設(shè)備的藍(lán)牙連接，并要求您的物品在您的設(shè)備范圍內(nèi)以生成位置更新。與每次都必須掃描條形碼相比，藍(lán)牙跟蹤提供了更強(qiáng)大的跟蹤功能。最大的缺點(diǎn)是缺乏GPS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和精確定位能力。

2：工具和設(shè)備跟蹤

GPS 用于庫(kù)存跟蹤的最大吸引力在于其準(zhǔn)確性。它最大的缺點(diǎn)是費(fèi)用過(guò)高和電池消耗過(guò)多。超寬帶將自己與 GPS 區(qū)分開(kāi)來(lái)，因?yàn)樗軌蛞蚤W電般的速度傳輸大量數(shù)據(jù)，同時(shí)還具有低功耗。它還能夠在最惡劣的環(huán)境中以卓越的精度運(yùn)行。

正如短距離藍(lán)牙低功耗 (BLE) 非常適用于人跡罕至的工作場(chǎng)所一樣，超寬帶的范圍也很短。這個(gè)范圍和接收可以通過(guò)整個(gè)建筑工地的多個(gè) UWB 接收器得到改善，精確跟蹤工具移動(dòng)到厘米級(jí)。 UWB 標(biāo)簽可以嵌入到一個(gè)工具中，以便在工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行跟蹤。

3：安全

如果我們?cè)俅慰紤]超寬帶在商業(yè)建筑中提供的安全檢查點(diǎn)，以驗(yàn)證安全憑證，同樣的原則可以應(yīng)用于您的業(yè)務(wù)——從進(jìn)入您的總部到從嬰兒床或工具室簽入和簽出工具。它對(duì)攔截的抵抗力還有助于阻止攻擊者試圖窺探您系統(tǒng)中發(fā)生的事情。這種安全性與嵌入式智能工具安全性相結(jié)合，為術(shù)語(yǔ) 2-factor-authentication (2FA) 帶來(lái)了新的含義。

無(wú)線連接的世界

雖然它不一定是街區(qū)的新手，但超寬帶終于找到了進(jìn)入智能手機(jī)的方式，這是有充分理由的。其精確的準(zhǔn)確性和安全功能適用于許多行業(yè)，從軍事行動(dòng)到數(shù)字營(yíng)銷活動(dòng)再到建筑項(xiàng)目管理。有了如此多的利用可能性，我們預(yù)計(jì)超寬帶將在未來(lái)幾年進(jìn)入建設(shè)領(lǐng)域。