如果你有一部智能手機——這很可能——它很有可能是蘋果 iPhone 或三星 Galaxy。你也可能聽說過這兩個品牌都提到的“超寬帶”這個詞。 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。

UWB發(fā)射機以前稱為“脈沖無線電”，可在寬頻譜頻率上發(fā)送數(shù)十億個脈沖。然后，相應(yīng)的接收器通過偵聽發(fā)射器發(fā)送的熟悉脈沖序列將脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。大約每兩納秒發(fā)送一次脈沖。這有助于 UWB 實現(xiàn)實時精度。簡而言之，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)歷過傳統(tǒng)無線電系統(tǒng)的困境。這是因為這些系統(tǒng)容易受到電磁干擾——干擾信號并對信號產(chǎn)生負(fù)面影響的不需要的射頻信號。這種干擾是傳統(tǒng)無線電系統(tǒng)的衰落，是導(dǎo)致電視、收音機、無繩電話或移動設(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)天生不受檢測和攔截的影響。低傳輸功率意味著竊聽者必須非?？拷l(fā)射器（接近 1 米）才能檢測到傳輸?shù)男畔?。這一點——再加上 UWB 脈沖是用特定于每個發(fā)射器/接收器對的代碼進(jìn)行時間調(diào)制的事實——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，甚至那些需要最高安全性的應(yīng)用。

超寬帶用途

超寬帶的三個主要應(yīng)用，都可以為建筑帶來巨大的好處：

1：無縫訪問控制

這是簡化同時提高建筑物接入點安全性的絕佳選擇。 UWB 可以識別個人接近或遠(yuǎn)離安全入口的方式，驗證安全憑證，并讓授權(quán)的個人通過入口而無需親自出示憑證。

2：基于位置的服務(wù)

即使在擁擠的多徑信號環(huán)境中，UWB 也能提供高精度定位?；谖恢玫姆?wù)具有廣泛的應(yīng)用：

1. 讓人們可以輕松地在機場或購物中心等大型場所導(dǎo)航，或者在多層停車場中找到他們的車
2. 數(shù)字營銷機構(gòu)開展有針對性的活動并生成客流量數(shù)據(jù)
3. 提供個性化交易的零售商
4. 政府機構(gòu)定制通知
5. 娛樂場所在活動期間提供個性化推薦

3：設(shè)備到設(shè)備（點對點）服務(wù)

設(shè)備到設(shè)備或點對點是定位個人的好方法。

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

行業(yè)用例

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

1.  軍事行動：由于超寬帶在惡劣條件和環(huán)境下的抗干擾性、可擴展性和耐用性，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 項目的品牌。設(shè)備。事實上，作為第一家將超寬帶集成到智能手機中的廠商，蘋果的超寬帶芯片，恰如其分地命名為 U1，是一個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) 的天然競爭者。一個小警告——它的短距離——可以通過天線設(shè)計來彌補。
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)計中，它可以用來更準(zhǔn)確地預(yù)測這些設(shè)備的接近度和整體功效。事實上，像大眾這樣的汽車巨頭已經(jīng)宣布了他們對這項令人興奮的技術(shù)的預(yù)期使用案例。

建筑用超寬帶

建筑空間有兩個特殊的超寬帶用途：

1：位置查找

超寬帶在建設(shè)項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 120 萬美元的更換工具和生產(chǎn)力損失，強大的工具跟蹤系統(tǒng)是保持盈利的關(guān)鍵。工具經(jīng)理求助于幾種方法來跟蹤工具和設(shè)備，但沒有一個是沒有缺點的：

1.  條形碼：也稱為設(shè)備標(biāo)簽，是一種簡單、經(jīng)濟高效的方式來密切關(guān)注各種工具和設(shè)備。缺點：您只能在每次掃描它們時獲得可見性。
2.  GPS追蹤器：我們都知道GPS。每個人都使用 GPS 可靠地從 A 點到達(dá) B 點，但 GPS 也有很多缺點……比如當(dāng)你無法收到信號時。這是因為 GPS 需要衛(wèi)星信號。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)牙跟蹤提供了更強大的跟蹤功能。最大的缺點是缺乏GPS的實時數(shù)據(jù)和精確定位能力。

2：工具和設(shè)備跟蹤

GPS 用于庫存跟蹤的最大吸引力在于其準(zhǔn)確性。它最大的缺點是費用過高和電池消耗過多。超寬帶將自己與 GPS 區(qū)分開來，因為它能夠以閃電般的速度傳輸大量數(shù)據(jù)，同時還具有低功耗。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所一樣，超寬帶的范圍也很短。這個范圍和接收可以通過整個建筑工地的多個 UWB 接收器得到改善，精確跟蹤工具移動到厘米級。 UWB 標(biāo)簽可以嵌入到一個工具中，以便在工作現(xiàn)場對其進(jìn)行跟蹤。

3：安全

如果我們再次考慮超寬帶在商業(yè)建筑中提供的安全檢查點，以驗證安全憑證，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 2-factor-authentication (2FA) 帶來了新的含義。

無線連接的世界

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)，從軍事行動到數(shù)字營銷活動再到建筑項目管理。有了如此多的利用可能性，我們預(yù)計超寬帶將在未來幾年進(jìn)入建設(shè)領(lǐng)域。