UWB技术的应用离我们还有多远：UWB全球定位网络指日可待！

谈及UWB，就绕不开UWB网络这一话题，尤其是当UWB被定位为基础的位置信息提供者这一角色后，大家第一反应就是，谁来布基站？

提出这一问题是个好事情，起码说明大家对UWB已经有了部分的基础认知，这当然要归功于以GPS、北斗为代表的卫星定位超过20年对公众的耳濡目染，大家对于构建位置服务系统都有了一些基本的常识。

的确，定位系统的基本原理，就是对若干已知位置的目标（基站）进行测距，将距离信息联合解算后，即可得到被定位目标的位置信息。

实际上，GPS的基站就是天上的卫星，为了获得无限容量GPS采用单向广播方式，接收机是不可能测出与卫星的实际距离的，因此GPS位置解算采用了伪距技术，将伪距与三维坐标一起作为未知数，通过对4颗卫星的测量建立4个方程式最终消除伪距获得三维坐标。UWB可以测出真实距离，但需要对每个基站一来一回进行至少两次测量，大大增加了耗电和复杂度，实际操作采用测量目标与几个基站的距离差来解算目标的真实位置，只需一次发射，所有基站同时测量获得时间差，如此可以大大降低功耗，这种定位方式称为TDOA。

但是不论采用什么方法，基站总是要布的，卫星定位的基站就是卫星，UWB的基站怎么布，谁来布呢？

产生这一困惑的原因是，有了GPS、北斗先入为主的概念，大家都会有一个想法：UWB想要跑起来，你怎么也得像卫星定位一样，先有一个覆盖全国的基站网络吧？即便是不需要发射卫星，也总得有个像中国移动这样的公司，先去把全国的网络铺好，大家才能入你的网向你交钱吧？

那么问题来了，这样的公司，在哪里呢？UWB现在前途一点也看不出来，谁愿意去干这个事情呢？

确实，只要发射卫星，GPS一夜之间就可以建立起覆盖全世界的基础设施，这个基础设施投入之巨大以至于除了世界上最有钱的几个国家任何公司都玩不起，然而一旦建立起来这个基础设施，地面上各种位置服务就可以想怎么玩就怎么玩了。

 

UWB不是这么玩的。

 

各种卫星定位系统为了满足全世界的需求，采用了单向广播的信号设计方式，好处就是终端容量无限，然而却留下了巨大的后遗症。

首先GPS的广播模式使得它无法向用户收取运营费用，因此各种卫星定位系统的基础设施，比如卫星只能由政府出资发射、维护；

其次，GPS终端必须长期处于接收状态，位置解算也必须在终端进行，很难把功耗降下来，各种卫星定位器始终无法做成纽扣电池供电，这已经成为行业一个巨大的硬伤；

最后，对监控应用接收终端还要另外部署通信链路把解算出来的位置反向传回到远端的监控者那里，GPS起步阶段，一个GPS模块卖150元，而第一片法国WAVECOM公司出的通信模块却卖到了1500元。设备成本是一次性的，还要向地面通信运营商按月缴纳月租。

最近移动通信运营商纷纷关闭2G通信网，更是直接导致数以千万计的GPS跟踪器报废，这其实就不是位置服务的错。

位置服务总的来说不外乎两大类场景，导航、监控。导航就是终端自己解算出自己的位置然后拿这个位置玩出各种花活，比如手机导航；而监控，终端甚至都不需要知道自己的位置，远端的监控者能实时看到若干个终端的位置就行。GPS的信号设计方式更适合为导航应用服务。

上述问题的根本原因，就是GPS无法化整为零，为了照顾到所有用户，信号设计只能采用广播这种可以兼顾所有用户的方式。

 

所幸UWB不存在上面这些问题。UWB可以化整为零，一个系统一个系统单独设计、布设，最小的单位可以做到一部苹果手机作为基站对若干Airtag进行定位。

 

由于基站、标签都是自己设计、部署，根据不同的场景设计出不同的拓扑结构、信号流向，可以设计出若干标准模板应用于不同场景，以最合理的方式适应不同应用在功耗、刷新率、容量各方面提出的苛刻要求，每个系统都能实现最优设计，这是GPS无法做到的。

比如对于人员监控应用，标签根本不需要知道自己的位置，那么标签只需要定期发送UWB脉冲然后立即断电休眠，所有的位置解算都在基站、云端进行，这样标签的功耗可以做的极低，一个纽扣电池可以工作数年。GPS解决这个问题的时候，一方面接收机必须一直打开接收卫星信号，然后自己解算自己的位置，算完以后还要通过地面通信网把位置返送回远端的监控中心。由于功耗、成本的原因，这个问题其实到现在仍然无解。

而对于各种导航、导游、导购等引导功能，UWB可以设计得像GPS一样，基站单向广播标签单向接收然后解算自己的位置并显示、导航，此时容量可以做到无限大。

如果系统需要同时满足以上两种需求，比如某医院，一方面要给病人医护人员提供导医服务容量不能受限，另一方面还要对医护人员进行定位满足一个标签工作3年的要求，此时要把UWB系统设置成多模式工作状态，或者部署两套UWB系统。

换句话说，GPS全球一统的模式是不得已而为之的折衷设计，UWB采用的是一种更优越的方式达成自己的使命。UWB可以按一家一户每个公司的需求去单独设计、部署。

 

不同于GPS一上来就布好了全球的基站（卫星），覆盖全国的UWB网络必须要自己进行基站部署，表面看数量庞大的基站网络成本吓人，罗马不是一天建成的，UWB网络也是由点到面到全面互联互通覆盖全域一步步实施的。

UWB网络布设的第一步其实已经由苹果公司完成，即一部手机就是一个移动的基站，这个基站可以随时对它覆盖范围内的Airtag进行定位，这是一个非常好的开端。

后面各种应用将会源源不断登场：

家庭布设基站以后能防止老人跌倒、宠物走失，可以给扫地机器人导航；

饭馆酒楼布设基站用于送菜机器人引导；

医院布设基站用于导医、机器人送药送病人；

旅游景点布设基站用于导游、播放解说语音；

工厂布设基站用于员工轨迹记录、机器人送料；

公司布设基站用于员工打卡、来访人员轨迹管理；

住宅小区布设基站用于电动自行车防入户/防盗、无人机送快递、老人/儿童/宠物防走失；

马路边路灯杆、交通路口布设基站，用于车辆驾驶行为管理；

体育馆布设基站运营彩色大地项目和运动员、工作人员的运营管理；

......

每一个场景都会有若干公司进入，逐渐形成良好健康的UWB生态。

因此，压根就不存在上来就要建立起庞大的覆盖全国的UWB网络这一概念，不同的用户根据场景可以设计自己的UWB系统，基站覆盖自己家庭、公司、酒店、商场、旅游区并提供监控或导航功能。

 

由于国产芯片的成功，基站/终端成本、行业进入门槛也将大幅度降低，这也同步促进此项技术的规模化普及，两者起到正相关的促进作用。此时网络布设的门槛将不再是基站成本而转向布设成本。由于芯片、基站成本大幅度降低，覆盖自己单位治下的区域部署成本是很低的。

当UWB系统开始孤立部署以后，就会有各种资本主体嗅到其中的商机，开始运作各孤立UWB网络的联网工作，目的在于提供能取代卫星定位的大面积覆盖的导航功能，此时要做的工作是对各孤立UWB网进行整合，在统一的信号、网络拓扑结构下重构网络，需要的地方增补基站填补空白，就可以实现大面积联网提供位置信息。

由于采用统一的国际标准，基站不需要更换硬件只需升级一下软件即可。此时UWB芯片公司将发挥作用，提前组织、引导相关方案公司制定统一规范、标准、协议、接口，为后续整合升级实现全国联网打下基础。

 

由于UWB巨大的市场需求，UWB网络将会成为新的社会基础设施，会有大量的资金寻求投资机会而进入网络运营领域。

这方面可以拿来比对的典型代表是北斗RTK，北斗增加RTK差分站后，可望提供室外厘米级定位精度，受此前景激励，在几乎没有任何客户情况下阿里与总参合资成立的千寻位置就投资数十亿，在全国布设开通了RTK基站网络，最新一轮融资10亿，估值130亿。

UWB由于解决了各种卫星定位不能解决的室内定位问题，市场前景远大于卫星定位，未来必然会有很多主体谋求进入这个基础设施行业。

UWB网络的所有元素都是经过后来设计的，可以建立起各种认证环节，在多个层次进行收费运营，市场前景、商业价值将远大于GPS、北斗，巨大的市场需求下，必将引来各路资本的热烈追捧。

由于高精度位置信息的高度敏感性，宏观上说，UWB网络的部署恐怕不是谁出钱的问题，而是谁有这个资格的问题。初步费用由部署孤立UWB网络商家出，最后整合应该是持有合法牌照的UWB网络运营商进行。

 

成本构成预期：

1、  基站。芯片价格降下来以后，基站硬成本可望做到100元以内甚至更低。这里面芯片的价格以及芯片的国产替代是影响这个价格的最核心因素。

2、  标签。单纯人员监控标签成本在20元以内，导航标签取决于功能，单纯解算出位置的标签与监控标签成本差不多。随着部署量的提升，标签成本做到10元以内是很快可以看到的事情。最终，标签成本可以做到3-5元左右。由于运营模式出现，标签可望实现免费发放。

3、  部署成本。取决于人力成本、工程费等等。例如：国内一线城市劳动工人1小时的费用在100元~150元左右。半熟练工人一个班可以部署4~5个基站左右。工程物料费用在百元内。因此，部署成本极低。

4、  路由器、网关、计算机，若干。此部分一般复用现有设备即可完成。无需额外购置。

综上所述，UWB基站问题，说到底还是芯片成本问题，回顾WIFI基站（无线路由器）走过的路程我们大致可以判断UWB基站网络的走向，相信大部分人都有过住酒店为了WiFi信号不好换房间的经历，但是现在这已经成为历史，因为酒店已经实现了每个房间一个WiFi基站，这归功于9块9一个WiFi基站的出现。同样，当UWB芯片价格降到与蓝牙不相上下时，布设UWB基站将不再受成本制约，比如为了能精确监控家里老人跌倒状态，一个卫生间装3、4台基站将成为常态，同样，根据需要将UWB基站遍布小区、街道、楼堂馆所进行布设也将不再遥远，覆盖全国、全球的UWB定位网络也指日可待。

作者：偶得之  关注

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