前言

习近平总书记指出，“当前，全球数字化发展日益加快，时空信息、定位导航服务成为重要的新型基础设施”。时空信息、导航定位服务已成为行业应用创新的有力突破口和我国数字经济新的增长极。近年来，基于北斗的室外定位技术产品和服务已趋于成熟，时空信息与位置服务的大量需求与应用正从室外转向室内，即非暴露空间。非暴露空间位置服务产业是在室内、地下等非暴露环境下，以地理信息系统（GIS）、高精度导航定位、高精度空间信息感知、融合、表达等技术为基础，提供精准位置信息的高技术服务业。

围绕非暴露空间，赛迪研究院和全图通位置网络有限公司已连续三年开展合作研究。2021年发布的《非暴露空间导航与位置服务产业市场分析报告》对产业概念内涵和市场发展情况展开了细致梳理与分析，2022年发布的《非暴露空间产业发展白皮书（2022版）》重点围绕产业链结构和发展动向，梳理了非暴露空间的发展情况，对技术发展的最新动向、应用场景和创新应用案例进行了阐述，分析产业发展面临的问题，并提出未来产业发展的若干措施建议，以期对产业创新发展和行业管理提供参考。

基于对UWB技术和产业发展的最新研判，编制了《非暴露空间UWB技术》，深入剖析了UWB技术和产业发展的特点，并根据产业发展情况，对技术概念、研究历程、算法原理、技术特点、产业发展、企业近况、趋势热点、应用场景、典型案例等进行了全面阐述，分为技术篇、产业篇、应用篇、展望篇4个部分。

技术篇，从技术本身出发，理清技术基本概念和发展历程，分析了主流的定位算法原理，梳理了非暴露空间定位技术体系，并对UWB技术特点及优势进行了深入阐释。

产业篇，根据UWB技术产业链情况，分析国内外UWB技术发展情况及企业近况，对近期产业发展的热点事件进行了回顾和总结。

应用篇，从消费级和工业级应用着手，阐释了UWB技术的主要应用场景和典型案例。

展望篇，对UWB技术产业发展当前面临的问题展开深入分析，结合未来发展趋势，提出产业发展的建议。

如有不当之处，敬请指正。

第一章  技术篇

第一节 UWB技术概述

UWB（Ultra Wide Band，超宽带）是一种利用纳秒至亚纳秒级的超窄脉冲信号进行数据传输，基于到达时间差定位法（Time Difference of Arrival， TDOA）、飞行时间测距法（Time of Flight， TOF）、到达角度定位法（Angle of Arrival， AOA）等原理实现精准定位的技术。UWB技术早期主要用于军事雷达及军用通信领域，直至2002年美国联邦通信委员会开放3.1-10.6 GHz频段为UWB民用频段，解除了UWB技术在民用领域的限制。

2008年，我国工业和信息化部正式颁布《超宽带（UWB）技术频率使用规定》，规定UWB发射信号带宽至少500 MHz，目前我国使用的频段主要集中在6-9 GHz。2023年1月，工业和信息化部发布《超宽带（UWB）设备无线电管理规定（征求意见稿）》，规定超宽带无线电发射设备是指发射信号带宽（-10 dB带宽）不少于500 MHz且不大于650 MHz的无线电发射设备，主要应用于短距离高速无线数据通信、定位、测距、感知等领域，使用频率为7163-8812 MHz。

图1  UWB和窄带的频谱宽度

来源：FIRA联盟官网

第二节 技术研究历程

UWB技术的产生最早可以追溯到19世纪80年代。1887年，德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）利用火花间隙发射器（Spark Gap Transmitter）产生脉冲无线电证实了电磁波的存在。1893年，塞尔维亚裔美籍科学家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）利用脉冲无线电向公众展示了无线电通信的可能。1901年，意大利电气工程师古列尔莫·马可尼（Guglielmo Marconi）利用脉冲无线电横跨大西洋3500公里传输摩斯码序列。然而，由于当时技术条件的限制，UWB技术在当时并没有得到应用。基于超宽带信号（UWB）的定位技术于20世纪60年代首次出现于电磁学领域的研究，开始被应用于雷达设备。1969年至1984年间，美国天主教大学（Catholic University of America）的Harmuth出版的书籍和论文，奠定了UWB收发器的设计基础。几乎在同一时间，美国Sperry Rand公司的Gerald F. Ross等人在多个应用领域开创性地使用了UWB技术。1973年，Ross发表的专利（US Patent 3728632）是UWB通信领域的一个重要里程碑，标志着UWB无线电技术从概念研究推进到实际应用开始阶段。1972年，UWB脉冲检测器申请到美国专利；1973年UWB通信方式获得美国专利；1978年最初的UWB通信系统出现。到20世纪70年代末，UWB系统的基本设计理论已经建立。1977~1989年，美国空军实施了UWB系统开发计划；1988年美国国防部成立了一个UWB开发专家工作组，主要致力于UWB雷达和UWB通信两个应用领域的技术研究和产品开发。80年代末期，该定位技术又被重命名为无线脉冲或“无载波”无线定位技术，直到后期，美国国防部最终更名为超宽带定位技术。1994年后，UWB进入公开开发阶段，并且向民用领域推广，从而得到快速发展。1998年，美国联邦通信委员会(FCC)开始征集UWB通信技术在民用通信中应用的意见，并于2002年2月批准限用于军用雷达的UWB技术运用于民用产品上，以提高频谱效率；2002年4月批准了把3.1GHz和10.6GHz之间免授权的频段分配给UWB使用。此外，欧洲部分地区也出现了放宽UWB使用限制的动向。日本也设立了UWB工作小组讨论其产业化问题，该项技术开始引起业界的广泛关注。

尽管如此，该技术的使用一直被限制在雷达、近感探测和军事通信领域。直到2002年，美国联邦通信委员会颁布UWB使用规范，允许UWB可以无授权使用，该技术才得以广泛研究与应用。随后，欧洲、中国、加拿大、日本、韩国、新加坡等国家（地区）也相继制定了关于UWB技术的使用规定。UWB技术最初目的是用于高速通信，因为该类信号带宽大，具有较高的时间分辨率等特征，因此逐渐被用于高精度测距与定位。美国Intel公司在2002年2月召开的开发商会议上公开演示了传输速率高达100Mbit/s的UWB技术。Time Domain、Multispectral等公司也在进行UWB无线设备的开发和生产，并且已经达到了即将开始提供UWB芯片组工业样品的阶段。

2001年，我国首次在“863”高技术研究发展计划中将超宽带定位的无线通信技术作为重点发展方向；2007年，ISO通过MB-OFDM标准，成为UWB技术首个国际标准，与此同时我国再次提出加强UWB信号芯片的基础建设；2008年初，国内首次进入开发民用超宽带时代，将超宽带定位技术关联的频谱进行详细规定。2019年8月，三星、恩智浦、博世等企业联手成立FIRA联盟，旨在推广UWB技术的标准化和商业化应用，为成员企业之间提供技术支持、市场推广和合作机会。同时，积极参与和推动UWB技术标准制定和相关政策的制定，推动UWB技术在全球范围内的发展，自此UWB生态系统不断完善，应用加速落地。

图2  UWB技术研究历程

第三节 主流算法原理

一、定位原理

非暴露空间定位原理可以分为基于测距（range-based）的定位算法和无需测距（range-free）的定位算法，两者各有优劣。

1、基于测距的定位算法

基于测距的技术需要测量目标节点与参考节点之间的距离或方向，利用三边测量法、三角测量法或极大似然估计法等已有的数学方法对目标节点位置进行计算。基于测距的定位算法可获得较高的定位精度，但对传感器节点的硬件和功耗具有较高要求，且易受外界环境影响。常用算法有：

(1) AOA (Angle of Arrival)：该定位算法基于信号到达的角度，通过 相位差计算信号到达基站不同天线的角度，即可测算出被定位节点的大致位置。由于AOA算法涉及角度分辨率，距离基地的距离远近会影响其定位精度，该算法一般不单独使用。

(2) TOA (Time of Arrival)：该定位算法基于信号到达的时间，根据信号在介质中的传播速度和从发射端到接收端所用时间，即可测算信号的大致位置。由于信号在介质中的传播速度容易受到大气环境影响，且该定位算法要求发射端与接收端保持严格的时钟同步，因此TOA方法在实际应用中并不能达到很好的效果，且受到节点硬件尺寸、价格和功耗等限制。基于TOF (Time of Flight)的定位算法与TOA本质相同，但TOF测距不依赖时钟同步，只取决于时钟精度，通常采用双向测距法减少时钟偏移，提高了测距精度。

(3) TDOA（Time Difference of Arrival）：该定位算法是对TOA算法的改进，基于信号到达不同接收基站的时间差来确定信号位置，因此无需保证发射端和接收端的时钟同步，只需接收基站之间实现同步。该算法定位精度相较而言更高，同时具有较强的抗多径能力。

(4) RSSI（Received Signal Strength Indication）：该定位算法基于接收信号的强度，根据发射端和接收端的信号强度值，计算出信号在传播过程中的衰减程度，将传输损耗转换为距离即可得到被定位节点的位置。由于该定位算法利用信号的衰减程度进行测距，因此周边环境如温度、障碍物等将对信号传播及其衰减造成较大影响。由于目前大部分无线传输模块都能够直接测量信号衰减的RSSI值，因此利用该定位算法无需额外硬件设备，满足当前低功耗、低成本的发展趋势。

2、无需测距的定位算法

无需测距的定位算法利用关联性或者模式匹配方法来估算节点位置，对节点硬件和功耗的要求较低，受环境影响较小，但其定位精度相对较低。无需测距定位算法主要包括：质心法、近似三角形内点测试法、DV-Hop（Distance Vector-Hop）算法等。

第四节 技术优势特点

一、非暴露空间定位技术体系

图3  现有主要室内定位技术精度与作用范围对比

1、广域非暴露空间定位技术

（1）A-GPS定位技术：响应速度快，室内定位精度低

A-GPS（Assistant-GPS）即辅助全球定位技术，该技术利用手机基站信号，连接远程服务器，配合接收机实现快速定位，需应用于具有GPS模块的设备。相比于GPS来说，A-GPS定位速度快，但由于需要与服务器进行多次网络通信，占用了大量的通信资源，易受网络堵塞影响。同时，在非暴露空间A-GPS技术无法完美解决GPS信号接收定位的问题，因此精度较低。

（2）基站定位技术：无需布网，但误差较大

基站定位技术通过接收一个或多个基站信号终端的信号，并根据信号强度及基站位置测算被定位节点的位置。该技术虽然不会受到天气、高架桥或高楼的影响，能够作为非暴露空间普适化的定位方案，但定位精度与基站密度密切相关，信号受基站输出功率的动态调整和非视距传播效应的影响，因此定位精度明显低于GPS；近年来，随着移动网络通信的发展演进和5G的商用投入，5G的超密集组网技术也使得基站定位技术的精度和速度提高，具备广阔的应用前景和发展空间。

（3）伪卫星定位技术：定位精度高，部署成本较大

伪卫星定位技术的核心是将GNSS信号引入非暴露空间，利用GNSS信号模拟器作为信号的补充，实现室内室外定位对接。伪卫星技术定位的规模化难度较低，定位精度为亚米级，但较高的基站部署成本使该技术停留在学术研究领域，尚未投入市场使用。

2、局域非暴露空间定位技术

（1）红外线定位技术：成本较高，易受干扰

红外线定位技术利用安装在非暴露空间的光学传感器，接收经调制的红外线信号以实现定位。红外线定位技术具有相对较高的定位精度，但是无法穿透障碍物，仅能视距传播；同时，受室内布局和灯光影响较大，定位成本较高，存在一定局限性。

（2）超声波定位技术：精度较高，覆盖范围有限

超声波定位技术一般基于反射式测距法，根据发射波与回波之间的时间差计算距离，通过三角定位方法等算法进行定位。超声波定位能在非可视距离下传播，定位精度较高且误差较小，但是超声波信号传输衰减严重，定位有效范围有限，同时需要底层硬件支持，总体成本较高。

（3）Wi-Fi定位技术：部署广泛，易受干扰

Wi-Fi定位技术实现非暴露空间定位的主要手段包括测距交汇法和指纹匹配法两种。测距交汇法利用信号强度衰减模型将Wi-Fi信号从接入端到接收端之间的强度衰减转化为距离，采用三角定位法实现位置的测算，如美国Google Map。该定位技术成本低，无需建立维护数据指纹库，但非暴露空间环境复杂且非视距现象严重，因此基于RSSI测距算法的Wi-Fi定位技术误差较大。指纹匹配法将非暴露空间场景的位置坐标建立专属信号特征指纹，通过匹配估算空间位置，如我国“寻鹿”定位系统、“翼周边”定位系统，美国的Wi-Fi SLAM等。该定位技术需要建立相关指纹数据库，数据库的构建及运行维护要求高，定位精度受信号强度影响大。

（4）蓝牙定位技术：市场成熟度高，稳定性较差

蓝牙定位技术与Wi-Fi定位技术的原理基本相同，根据测量终端设备信号强度通过指纹定位算法进行定位。苹果公司的iBeacon是专用于蓝牙定位的协议技术，其定位精度2~3米。蓝牙定位技术安全性高、芯片成本低、功耗低、设备体积小，容易大范围普及和部署实施，但是该技术容易受到外部噪声信号的干扰，信号稳定性较差，通信范围较小。

（5）射频识别定位：成本较低，覆盖范围小

射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）定位技术利用射频信号进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。基于RFID的定位系统主要分为采用门禁方式进行区间定位和根据RFID标签的信号强度及已知的RFID标签位置比较进行实时定位。基于标签定位的RFID定位技术需要布设大量参考标签，难以实现大范围推广应用。目前，代表性的RFID定位系统有MIT Oxygen项目开发的Cricket系统、微软公司的RADAR系统等。RFID技术传输范围大、成本很低，但作用距离短，最长只有几十米，而且射频信号不具有通信能力，只使用射频识别技术是不能进行非暴露空间定位的，必须与其他辅助技术相结合才能完成。

（6）UWB定位技术：定位精度高，抗干扰能力强

UWB（Ultra Wide Band，超宽带）定位技术是近年来兴起的高精度定位技术。与传统方法相比，UWB定位技术无需载波，而是利用纳秒至亚纳秒级的超窄脉冲信号进行数据传输，由多个传感器采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析，主要用于低功耗数据快速传输以及室内静止或移动物体/人的定位跟踪与导航。UWB定位技术具有较高的频谱范围以及500 M以上的数据带宽，能够获得厘米级的定位精度，且具有传输速率快、发射功率低、抗干扰能力强、定位精度高等特点。目前包括美国、日本、英国等在内的发达国家积极研究UWB技术，基于其特有的精准定位、通信安全等优势，UWB定位技术在B端市场已经具有一定规模应用。但该定位技术部署成本较高，不支持现有的智能终端，一定程度上限制了消费级市场的应用普及。UWB技术在定位精度、可靠性和技术成熟度等方面的优势使其成为目前高精度非暴露空间定位应用中最佳的物理层技术。目前全球UWB定位服务提供商主要有爱尔兰的DecaWave、英国的Ubisense、美国的Time domain、Zebra、荷兰恩智浦等，国内包括联睿电子、清研讯科、浩云科技、精位科技等数十家企业也开始针对UWB定位技术开展研发工作。

（7）地磁导航技术：成本极低、稳定性较差

地磁导航技术基于地磁传感器，采用指纹匹配的方式将获取的磁场数据与地磁指纹数据库进行精准匹配以实现定位，最早被广泛用于航海和军事等暴露空间定位。在非暴露空间采集到的地磁数据本质上只具备两个维度的指纹信息，地磁特征差异不明显，因此非暴露空间的地磁信息多用于多源融合定位，与惯性导航技术组合使用作为辅助和误差纠正。

（8）惯性导航技术：抗干扰能力强、累积误差高

惯性导航技术利用惯性传感器采集数据，如加速度计、磁力计、陀螺仪等测量物体的速度、方向、加速度等信息，通过积分定位方法或者基于航位推测法，经过各种运算得到物体的位置信息。该定位技术在短时间内的定位精度和连续性非常高，但随着时间的积累增加，惯性导航定位的误差也在不断累积。由于定位数据比较稳定，惯性导航技术一般与GNSS技术、Wi-Fi定位技术等相结合进行辅助导航。

（9）室内视觉定位技术：定位精度较高、布设便捷

视觉定位技术可分为基于视觉地图的定位和无先验地图的定位，前者能够构建先验的视觉地图，基于先验视觉地图进行绝对定位；后者无法依赖先验视觉地图，需对本体位置与周边环境结构进行估计，不具备全局一致性。该技术主要由基于视觉的同步定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping, SLAM）、纯视觉定位和AR导航三个核心技术支撑，具有高精度、易部署的特点，能够实现亚米级定位精度。但定位算法较为复杂，运算量大，功耗高，且视觉信号较容易受到干扰，应用限制条件较多。

（10）可见光室内定位技术：抗电磁干扰能力强、数据保密性强

可见光定位（Visible Light Positioning, VLP）作为一项新兴的技术领域，受益于可见光通信技术的快速发展，具有高精度、低成本、易搭建等特点，成为近年来的研究热点。该技术利用发光二极管（LED）作为信号光源，建立非暴露空间光源网络并进行编码，将空间环境信息加载于光信号上，并由LED信号源发射，利用终端的传感器接收信号后在地图数据库中确定对应位置信息，最终完成定位。可见光室内定位技术无需部署额外的基础设施，不受频谱许可的限制，并具有抗电磁干扰、数据保密性强、传输速率高等特点，定位精度可达分米级。由于LED参数不能保证完全相同，因此光源亮度可能有所不同，从而导致测量出现偏差。另外，在实际应用中需改造LED灯具以运行相应的定位芯片，在一定程度上提高了该技术的推广应用成本。

（11）高精度音频定位技术：芯片定位精度高、抗干扰性强

2021年9月，由武汉大学研究团队推出了全球首款28纳米制程、基于RISC-V的音频室内定位专用芯片Kepler A100，具备精准定位、布设便捷、无限并发、隐私保护等特点。该定位芯片突破了精准测距、窄频带漫游的技术瓶颈，具有抗干扰性强的音频信号设计、高效音频信号处理能力，技术指标与UWB定位技术、Wi-Fi测距技术相当，能够支持50米的信号有效定位覆盖能力和0.12米的测距精度。当前我国音频定位技术处于国际领先水平，商业化产品已在我国部分高铁站应用落地，提供室内导航、接站找人、一键报警等服务。

二、UWB技术特点分析

UWB技术具备几大优势。一是定位精度高，UWB技术采用GHz量级频域带宽的信号，具有纳秒级时域脉冲和极高的时间分辨率，能够获得较高的时间测量精度，是实现高精度定位的基础。UWB技术能够实现亚米甚至厘米级的定位精度，而根据实际使用状况，精度还能进一步缩小至毫米级别，远超蓝牙5.0配合Wi-Fi所能达到的定位精度。此外，UWB的频谱范围与常用的无线通信信号不易干扰，能够较好地与蓝牙、NFC等其他无线通信技术融合共存；二是抗干扰能力强，由于超宽带窄脉冲的信号特点，UWB能够抵抗多路径效应，不易受反射/折射信号和噪声干扰，因此在非暴露空间中常见的信号反射、多路径效应等情况下仍能实现厘米级定位精度，同时UWB信号的抗衰减能力和穿透能力较强，被认为是非暴露空间精准定位的重要选择；三是安全性高，基于IEEE 802.15.4a和IEEE 802.15.4z国际标准的UWB技术，具备在物理层的关键安全扩展，如加密和随机数生成等，使其成为一种具有天然的安全性能的精准测距技术，以阻止攻击访问；四是传输速率高，UWB技术的较大带宽能够保证100 Mb/s以上的传输速率；五是功耗低，UWB技术使用周期性的脉冲信号发送数据，信号占空比低，脉冲持续时间短，避免了发送连续载波所需的大量功耗，UWB设备功率约为蓝牙设备功率的1/20。UWB技术凭借穿透力强、功耗低、安全性高，特别是高精度等特性，主要用于低功耗数据快速传输、高精度的人/物实时定位跟踪与导航，有效弥补GNSS技术在打造高精度、一体化的非暴露空间定位基础设施应用的缺陷，但仍存在芯片研发难度高、投入成本大等发展问题。

表1  各类定位技术特点对比

定位技术	UWB	蓝牙	Wi-Fi	ZigBee	红外	RFID	地磁	计算机视觉	LED可见光	超声波
功耗	低	较低	中	低	高	中	较低	高	较低	高
范围	~200米	~10米	3~70米	~40米	~5米	~5米/~100米	/	~10米	/	~5米
定位精度	0.1-0.3米	~2-3米	~3-10米	~3-10米	~5-10米	~1-3米	~2-5米	~1-2米	~1米	0.01-0.1米
成本	较高	较高	低	较高	高	较高	低	高	低	极高
安全性	非常高	较高	较高	较低	高	低	较高	较高	较高	高
穿透性	强	弱	强	弱	无	弱	/	无	无	无
抗干扰性	强	弱	较弱	较弱	强	弱	极弱	弱	强	强

UWB在抗干扰、高精度上对比其他定位系统有很大优势，从国家产业上来看室内定位还处于一个摸索阶段，从应用中去看它占据优势。未来可以考虑与其他产业进行融合。未来，超宽带系统将更多地向软件层靠近，以满足更多基于位置空间位置的应用需求。这将促进底层技术的发展，并推动软件标准制定和规划。

第二章  产业篇

第一节 全球产业发展状况    

UWB技术产业链可分为上、中、下游三个环节，其中上游为底层元器件，中游为终端与系统集成产品的开发与应用环节，下游为基于技术和产品的应用与服务环节。UWB技术产业链上游包括UWB芯片设计、制造和封装，产业链中游终端产品和系统集成产品的开发与应用环节，参与主体主要为硬件模组与方案商，提供UWB模组、UWB基站与标签和一体化解决方案供应等。产业链下游为基于技术和产品的应用与服务环节，涉及公共安全、智慧园区、智慧物流、智能矿山、智慧城轨、智慧工厂等多种应用领域。

图4  UWB技术产业链

当前，全球竞争者主要有爱尔兰DecaWave、英国Ubisense、美国TimeDomain、荷兰NXP、法国BeSpoon、苹果、三星等。

DecaWave：总部位于爱尔兰，其市场占有率高达99%，用户遍布爱尔兰、中国、法国、韩国、美国、英国、俄罗斯等国家。目前Decawave的芯片已经在超过500万台设备上部署，受到全球2500多家企业的青睐，被广泛应用于工业、汽车、消费级应用等行业，为这些行业的高精度定位服务提供了保障。作为目前已知唯一支持IEEE802.15.4的UWB定位芯片厂商，DecaWave提供低成本的芯片出售，零售价格在几美元。型号为DW1000的芯片，符合IEEE802.15.4-2011UWB标准协议（在理想条件下，最大可测量范围为300m）。应用于政府大楼、高货值仓库、超级市场、大型制造车间、医院、敬老院、幼儿园、酒店、大型餐馆、娱乐场所、监狱、住宅小区、物流公司、博物馆、科研机构、实验室等人员和重要物资的定位监控。

Ubisense：Ubisense公司成立于2003年1月，由来自剑桥大学的工程师队伍组成，是全球实时定位系统（RTLS）的领导者，通过精确实时定位系统追踪人员和资产以实现企业业务自动化，增强管理者对室内/室外追踪的可视性和控制力。Ubisense UWB的显著特点是精确可靠的实时定位，有源射频标签适用于室内/户外环境且高精度，可达到15厘米，基座设施可互相替换，具备高可靠性（两个感应器跟踪三维定位），为客户端提供成熟的软件平台。应用范围包括物流、工业、危险环境、医疗保健、军事等。其研发的SmartSpace平台通过在工具和物品上放置标签，并与传感器连接，从而实现实时定位及工厂运作监控，并监测和控制计划外活动。Ubisense目前已成功运用于主要汽车制造生产工厂。

苹果：早在2013年苹果公司就推出了基于蓝牙通信方式的iBeacon定位技术，2019年苹果发布的iPhone11中首次运用了搭载UWB技术的U1芯片，苹果也成了首家在智能手机设备中引入UWB芯片的公司。U1芯片允许iPhone11通过空间感知技术，准确地检测到其他配备了U1芯片的苹果设备。iPhone11后的所有iPhone均搭载了这一芯片，并沿用至Apple Watch智能手表、Home Pod mini智能音箱和今年推出的Air Tag。根据苹果的专利查询，苹果早在2006年就申请过UWB用于ToF和网络定位的专利，时间点甚至在初代iPhone发布之前。UWB仅在6.24GHz和8.2368GHz两种不同频率下传输，且发布之初仅与其他的U1芯片通信。此后，苹果又陆续申请了数项与UWB相关的专利，用于精准的室内定位和室内导航，应用场景包括无感门禁认证、物品定位、动物定位、手机互联定位等。2021年4 月，苹果发布“AirTag”智能追踪器，当用户移动时，苹果的“精确查找”会借助UWB芯片，精确测定用户与AirTag间的距离。

恩智浦：UWB重要的芯片供应商。在2019年6月的年度开发者大会上，恩智浦宣布推出UWB技术，旨在服务包括移动终端、汽车、物联网和工业等多个应用市场。恩智浦与大众合作，将UWB技术应用到汽车门锁。恩智浦的产品方案是以手环或手机为移动终端，采用蓝牙+UWB双重控制，即UWB技术用于精准定位，蓝牙用于数据交换和认证，同时采用NFC作为备份保证，确保移动终端在没有电的情况下，仍然能打开车门。恩智浦UWB芯片在视距下其定位精度在10厘米之内，复杂环境下也有1米的精确度。

UWB目前已在部分旗舰智能手机中应用。2021年，UWB已在超过3亿部智能手机中采用，普及率~20%。根据ABI Research的数据，到2025年，全球应用UWB的终端设备出货量将超过10亿台。预计UWB市场将以两位数百分比增长。智能手机将成为为UWB的最大应用市场，其次则是汽车、智能家居设备、可穿戴设备。根据市场研究机构Market&Market预测，全球UWB市场规模将从2020年的11亿美元增长到2025年的27亿美元。UWB技术正逐渐成为连接未来智能手机、汽车、智能家居、VR/AR四大个人终端的重要技术。据ABI Research预测，预计2019年-2025年，支持UWB的智能手机出货量将从4200万多部增长至5.14亿部，集成UWB芯片的智能手机将占32.5%，主要用于解锁、无线支付等应用，这将进一步带动C端UWB市场发展。按此趋势发展，据市场研究机构Market&Market预测，全球UWB市场规模将从2020年的11亿美元增长到2025年的27亿美元。

图5  UWB市场及应用趋势

第二节 我国产业发展状况

国内的UWB产业链及生态建设正处于起步阶段，但上下游参与度很高。2020年10月，小米发布“一指连”技术，支持小米UWB技术的手机可以实现对智能设备的厘米级定位，指向任意智能设备都可直接控制，角度测量精度可达±3°。2021年5月，OPPO发布了专属OPPO Find X3系列的配件——OPPO一键联手机壳套装。简单来说，这是一个支持OPPO UWB空间感知技术（超宽带技术）的一个手机配件，能用来精准控制其他智能家居。

政策方面，紧抓北斗全面建成重大机遇，国内产业发展政策环境持续优化。当前北斗规模化应用进入市场化、产业化、国际化发展的关键阶段，我国加强系统谋划和顶层设计，出台了一系列推动北斗产业发展的政策文件，非暴露空间产业发展迎来重大机遇。2021年7月，工信部等十部门出台《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，提出加快提升端到端网络切片、边缘计算、高精度室内定位等关键技术支撑能力，重点支持建设与5G结合的室外北斗高精度定位、室内5G蜂窝独立定位等共性技术平台。2021年9月，工信部等八部门出台《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》，指出突破高精度定位等关键核心技术，加强高可靠、广覆盖的北斗定位和高精度室内定位技术研发，进一步提升高性能、通用化的物联网感知终端供给能力。2022年1月，工信部出台了《关于大众消费领域北斗推广应用的若干意见》，针对大众消费领域应用需求，要求突破融合卫星/基站/传感器的室内外无缝定位等关键技术，加快推进高精度、低功耗、低成本、小型化的北斗芯片及关键元器件研发和产业化，打造室内外无缝连续定位服务体系。

投资方面，2022年以来，UWB资本市场捷报频传。1月，低功耗UWB芯片设计公司瀚巍微电子完成8000多万人民币Pre-A+轮融资；同月，无线通信系统芯片设计公司纽瑞芯科技完成2亿元人民币A轮融资；8月，驰芯半导体完成近亿元的Pre-A+轮融资；10月，UWB车用技术解决方案商清研智行宣布完成数千万人民币A轮融资。

第三节 近期产业热点事件

一、全图通推出第三代UWB定位基站

2022年6月，全图通位置网络有限公司发布第三代定位UWB基站，基站面对以地铁，煤矿，隧道，车间为典型场景的非暴露空间设计。针对无线信号易受因障碍物等产生的阴影效应、因反射、折射、散射等产生的多径效应的影响，采用UWB定位技术这种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术。

全图通研制的第三代室内外一体化定位基站，集成高精度定位、长距离光纤和多光口交换为一体，基站外部防护等级为IP65，防尘防水。数据接口有四个光纤接口和一个千兆以太网接口。可在零下40度至55度正常工作，常温下使用寿命大于五年。其最大亮点在于同时支持CH5（6240～6739.2mhz）和CH9双频段服务和拥有高精度时间同步系统，可针对不同的使用者开放不同的服务功能。CH5授权服务频段提供TDOA或TOA定位服务，信号覆盖范围达40m，定位精度小于0.5m，单基站并发容量大于80个终端，主要服务于内部工作人员，拥有对工作人员进行精准定位、行动区域划分、跟踪行动轨迹等功能；而CH9则主要面向外部用户群体，可对外部用户进行定位导航等服务。基站具备小型交换机功能，支持高速率实时数据交换。定位基站光纤网络提供的双向传输的有效带宽不低于1000Mb/s。基站具备时间同步功能，使用基于IEEE 1588V2协议的PTP时间同步芯片，利用基站间相互的测量和基站的位置，可以精确进行钟差补偿，实现整网的时间同步。基站抗电磁干扰能力强，具有抗1.8G、5.8GHz通信设备干扰、其它WLAN系统及蓝牙设备干扰的能力。

全图通通过在首都机场线的车辆段和车站站台与站厅的区域内部部署超宽带定位基站，实现对机场线全线覆盖，并结合空间数字化技术、高精度时间同步技术等建立首都机场线全线地铁北斗定位系统，通过配发定位标签和管理型终端，实现高精度定位、导航功能和管理查询功能，为智能地铁各类业务提供基础性支撑。

二、华为推出新一代近距离无线连接技术“星闪”

2023年8月，华为正式发布新一代近距离无线连接技术—星闪（NearLink），为鸿蒙万物互联提供更强大连接。近距离无线连接技术星闪的科技亮点具有诸多亮点，一是时延更低。华为星闪采用300 MHz频段的超宽带技术，在高速运动及复杂场景下，具有毫秒级延时，延迟极低。二是功耗更低。华为星闪采用蓝牙低功耗技术，功耗约是蓝牙经典模式的八分之一，可最大程度地延长设备的使用时间。三是覆盖更广。华为星闪采取振荡器方案，能够实现更广泛的覆盖面和更可靠的连接性，即使在复杂的建筑环境下也可以稳定地连接。四是安全性更高。华为星闪采用军工级的AES-128加密算法和自主设计的加密芯片，提供更高水平的无线保护，确保用户的数据安全。

2023年9月，华为发布首款隔空触控电视，搭载了首发全球首创的交互方式——华为灵犀指向遥控，实现在大屏上滑动、拖拽、圈选等手机上才有的操控体验。据称，这款绝对指向遥控通过超宽带（UWB）技术，达到“所指即所得”的隔空触控效果，让电视行业步入“巨幕手机”的新时代。

三、谷歌在Chromebook开展UWB技术测试应用

谷歌近期大力布局UWB技术，Pixel Watch 2将会搭载UWB模块。除了这款智能手表，谷歌还计划在Chromebook上使用UWB技术。Chrome Unboxed网站发现，Chromium Gerrit（一个开源的基于网络的代码协作工具，开发者可以在上面审查源代码的修改）中出现了UWB的相关引用。这表明谷歌目前正在Chromebook上测试UWB技术。据悉，谷歌正在测试几种UWB的使用场景，包括Chromebook之间的连接、Chromebook和手机之间的连接，以及多用户之间的连接。

第三章  应用篇

UWB技术可以填补定位和方向感知方面在高精度定位上的空白，主要可以应用在消费级和工业级领域，满足C端和B端需求。在应用方向上则包含寻物定位、室内导航、移动支付等。UWB技术正逐渐成为连接未来智能手机、汽车、智能家居、VR/AR等个人终端的重要技术。

第一节 消费级应用领域

消费级应用领域主要面向C端需求，即以人的定位为主，涉及智慧商超、智慧导览、智慧医疗（智慧健康养老）等大众生活的数字化应用场景。伴随VR/AR的技术演进与应用落地，增加位置信息的升级式交互体验逐渐成为消费者的优先选择。传统的激光定位技术在进行多人交互时容易追踪丢失，无法精准定位。非暴露空间定位服务能够为多人交互感知的游戏场景提供更为精准的空间定位服务，获得更好的实时交互体验。

由行业需求推动的C端消费物联网领域成为UWB厂商心目的主战场。消费电子、智能标签、智能家居、智能汽车、安全支付领域，成为NXP、Qorvo、ST等企业的重点研发场景。如在无感门禁、无感支付、智能家居领域，UWB可以根据ID信息个性化配置家居设置；在消费电子领域，UWB手机及周边硬件可以用来室内定位、追踪宠物、快速传输数据等。

一、主要应用场景

智慧商超。随着城市经济的快速发展，商超/购物广场作为重要的室内商业环境，结构规模愈发复杂，非暴露空间导航与定位技术为其数字化转型提供了有力的支撑。在基于B2B2C的商业模式下，即非暴露空间定位方案提供商向商业场馆提供定位技术支持，商业场馆应用服务程序再将附近品牌商的优惠、新品等营销信息传送给消费者，并向品牌商收取佣金，一方面能够提供精准的商超区域可视化展示、导航导购、产品信息推送营销、寻车等服务，为消费者带来良好的购物体验；另一方面能够为商超经营者提供基于位置的大数据关联分析，如消费者到访频次、滞留时间、客流统计、热度分析等信息，将用户位置信息与行为特征联系进行商业数据分析和挖掘，有利于商超科学管理和用户需求刻画，以获得更高的商业价值。目前已实现基于5G的高精度非暴露空间定位解决方案并在商场楼宇开展商用验证。

智慧导览。博物馆、艺术馆等大型室内展览场所的展厅复杂、展品多样，传统的导览讲解方式往往无法满足观众的观展需求。利用非暴露空间定位技术结合虚拟现实的智慧导览，一方面能够提供展馆展品的实时导航和路线规划，通过对展品设置电子围栏能够为观众提供针对性的语音讲解服务，有效带动场馆的智能化升级，为观众带来更好的观演体验；另一方面通过对贵重展品、文物等资产设置定位标签和防拆除定位设备，能够实现博物馆等场所的安防智能化。在浙江省博物馆等国内多个室内展览场所已经开始提供分米级室内定位讲解服务和智慧导览服务。

智慧医疗。医疗作为国家重要的民生领域，人民群众对医疗健康及养老的需求日益增长，数字化、网络化、智能化的医疗设施和解决方案能够为患者提供优质、高效、安全的医疗服务，提升医疗效率。在智慧医疗及智慧健康养老等应用场景，非暴露空间定位技术能够发挥多重作用。一是导航服务，帮助患者在复杂的室内场所快速找到相应的诊室，改善患者体验提高患者满意度；二是医疗设备跟踪，利用电子标签创建医院资源跟踪系统，对医疗资源进行合理的分配和实时灵活的设备管理调度；三是重点患者监护，以高精度的定位技术满足老人定位、健康监测、异常报警、护工管理等智慧健康养老应用场景需求，能够实现病患精细化管理，提供实时定位和轨迹查询，有助于大数据回溯及特殊病患实时监管。

智慧社区。智慧社区是应用大数据、物联网、互联网、云计算等信息技术，依托智慧社区平台开展群众工作，具备开放、协同、共建、智能、共享、互动等特征的新型基层社会治理信息化系统。智慧社区包括智能停车系统、智能家居系统、人员定位系统、电梯管理系统、智慧门禁系统、访客邀请系统、物业缴费系统、投诉报修系统、社区生活系统、发放通知系统等服务，具备管理、服务、参与和协调功能，UWB技术能够发挥多重作用。一是解决社区停车难问题。社区居民通过社区智能停车系统平台可以了解公共停车场空闲车位的位置，并可由定位导航技术直接引导到相应的位置，避免社区内反复寻找。二是在智能家居、智慧养老、个人健康等个性化服务领域，家庭“智慧养老”利用物联网及定位技术，通过各类传感器，使老人的日常生活处于远程监控状态，实现安全保障。

二、典型应用案例

移动无感支付。“无感支付”可以从生物体验和技术手段两个层面加以定义，作为一种感官体验，“无感支付”是指用户个体无需为“支付”过程单独呈现出操作行为的一种支付感受；作为一种技术方式，“无感支付”技术是指通过特殊技术对独一无二的生物特征加以识别，从而完成支付的技术手段。

2020年，恩智浦和DOCOMO、索尼发布了UWB技术在商超新零售的应用演示方案，包含无感支付、无障碍停车支付、和精准广告营销服务。2021年10月北京国际城市轨道交通展会上，深圳通和vivo同样展示了基于UWB技术的“地铁闸机无感数字人民币支付”应用方案，通过vivo样机搭载的UWB+NFC芯片实现无感支付。实现地铁过闸无感支付的原理是带有UWB功能的手机和公交卡，可视为一个UWB移动标签，当基站监测到标签的空间定位后即刻锁定跟随，当到预设闸机位置后开启信息交互，完成扣费支付动作，再将扣费消息从云端推送至手机。2022年，深圳公交卡平台“深圳通”联合汇顶科技发布了地铁闸机“无感离线过闸”的UWB支付方案，该方案基于多芯片复杂射频系统，采用汇顶科技“eSE + COS + NFC + BLE”全栈安全解决方案，并搭载UWB芯片用于测距定位、安全交易。用户通过内嵌UWB芯片的手机或公交卡，通过闸机时可自动识别身份，完成远程开闸和扣费。该方案将NFC、UWB等驱动协议集成到低功耗蓝牙SoC芯片中，通过集成模块化改造，降低了闸机升级改造的难度，同时兼容NFC闸机。根据官方公布的图片场景推测，UWB基站应该安置在闸机处，扣费识别范围在1.3m内。UWB配合eSE安全芯片+NFC的组合，能够实现金融级的安全加密支付。

汽车数字钥匙。与传统一体式的遥控汽车钥匙不同，数字钥匙没有实质性形态，在蓝牙、NFC、UWB等技术的帮助下，仅通过智能手机、智能手环、智能手表、NFC智能卡等即可完成车辆启动等一系列操作，实现钥匙功能。随着车联网的加速发展，数字钥匙也在不断更新迭代，适配行业发展。

目前，汽车数字钥匙主要包括低功耗蓝牙BLE、近场通信NFC、超宽带UWB三条技术路线。第一代的数字钥匙以NFC技术为基础，借助NFC的近场通讯能力帮助车主实现了车辆的进入与启动。但是NFC的通信距离只有厘米级，也基本不具备位置感知能力,对车主而言尽管不用实体钥匙即可启动汽车，但是在使用数字钥匙的时候，需要将手机紧贴车身上的刷卡感应区才能解锁，体验感有待提升。第二代数字钥匙采用BLE蓝牙技术，该技术具有低功耗、数据传输带宽小、传输距离较NFC远的特点，在物联网领域设备上应用广泛，如智能手机、智能照明系统、实时定位系统等。不仅通信距离远于NFC，而且还具有NFC缺少的定位感知能力。与NFC、蓝牙钥匙不同的是，UWB数字钥匙技术上更强大，其以UWB技术为主且同时兼容NFC和蓝牙通信，实现了功能上的冗余。部分手机即使在手机缺电告警关机的情况下，仍然可以在一定时间内支持开启车门甚至启动车辆。借助UWB的强抗干扰性，即使是在复杂的环境之下依然能保持高精度定位，也能减少信号干扰和拦截带来的信息混乱问题，减少车主启动汽车时的响应时间。UWB具有的高安全性，让车主在使用数字钥匙时也会更加放心。UWB通过了标准AES提供的加密功能，除此之外，UWB测距序列可以支持8000个安全位，钥匙和车端需要滚码才能解锁，解决车辆电子钥匙中继攻击的安全漏洞，将数字钥匙的安全性大大提高。同时，相较于蓝牙，UWB的距离精度最高可以达到厘米级，距离分辨能力比蓝牙强百倍以上。借助高精度定位优势，车辆防盗、车内乘客监测、远程泊车、自动驾驶、接近感应、车辆内部探测、活体检测、尾门脚踢等更多强大功能可被搭载。不仅方便车主对汽车的使用，还能减少如人员意外被锁车内等安全事故的发生。

近年来，UWB数字钥匙已成为车企们关注的热点，并逐渐成为车辆的标配。UWB数字钥匙指的是利用UWB超宽带技术的精准定位、高安全等特性，让以智能手机为媒介的智能终端能够以较为安全的方式存储、验证和共享车辆的数字密钥，进而实现无钥匙开车锁和启动车辆、个性化设置及ADAS相关功能设置，提升用车便捷性。UWB数字钥匙的实现必须依赖具备UWB功能的智能手机、手表、手环等终端。

现阶段，全球UWB标准组织FiRa、超宽带联盟UWBA、智慧车联产业生态联盟ICCE等国际国内标准组织都在积极推动手机和汽车等个人终端之间的互通互联，争取更友好的UWB频谱资源，拓宽UWB技术在C端应用。2019年，全球车联网技术联盟（CCC）就提出将UWB技术应用于数字钥匙。2021年7月，CCC正式发布了UWB数字钥匙规范3.0版，将UWB定义为第三代数字密钥的核心技术，明确了第三代数字钥匙是基于UWB/BLE+NFC的互联方案，再次加速UWB技术应用。现阶段，为了实现更高精度、更快响应速度和更强功能搭载，NFC、蓝牙技术和UWB这三种技术多搭配使用，这也是UWB进入数字钥匙领域后较多使用的量产方案。NFC作为辅助技术在手机没电时进行使用，蓝牙则负责唤醒UWB进行加密数据传输，而UWB则可用于精准定位和监测，助力迎宾灯、自动调整座椅、自动解锁、自动锁车等更多更强的功能实现。

国内外多家车企已开始布局或使用UWB技术。例如，路虎揽胜为确保被动进入系统的安全，已从2018年起开始应用UWB技术；2022年1月，基于苹果的UWB技术，宝马发布了全球首款搭载UWB数字钥匙的汽车BMW iX M60和BMW iX xDrive40，当持有有效UWB数字钥匙的用户在距离车辆3米时，车辆就开始唤醒，大灯、尾灯和客舱内将亮起柔和的灯光；当用户距离车辆1.5米内，车辆会解锁，并打开折叠的外部后视镜；用户打开车门后，车辆开始启动空调或冬季开启座椅加热功能，中控大屏也会开启播放欢迎界面，车辆系统将全面启动之前驾驶人的个性化设置，如座椅位置及角度、后视镜高度、空调温度等。三星也正与宝马、奥迪、现代、福特等车企进行基于UWB技术的合作。

国内方面，蔚来采用了UWB+蓝牙+NFC融合技术，2022年3月开始交付的ET7车型全系支持UWB钥匙定位功能。2022年4月，OPPO与特斯拉中国完成UWB数字车钥匙的合作，并适配特斯拉Model 3和Model Y的全系车型。在此之前，OPPO还与理想汽车、小鹏汽车、比亚迪等车企建立合作，打造数字车钥匙；vivo也与小鹏汽车、比亚迪等推出了数字钥匙功能。随着越来越多车型使用UWB数字钥匙，业内将2022年称为“UWB数字钥匙量产元年”。

国内外汽车电子零部件供应商在开发UWB数字钥匙组件的同时，也都在围绕汽车应用进行技术拓展，打通智慧出行生态。UWB不仅可以用户数字车钥匙，UWB最为核心的功能是位置感知，基于这一点，可以衍生出运动感知技术，还可以进一步挖掘出车载雷达的特性，产生一些新的服务。例如，清研智行基于UWB技术推出了尾门脚踢、舱内活体检测，以及基于UWB高精度车辆定位导航的全自动代客泊车（AVP）功能。

佐思汽研发布的《2022年汽车UWB超宽带行业研究报告》显示，展望未来3~5年，预计乘用车UWB数字钥匙将实现超过百万量级的前装搭载量。随着量级的提升，单车成本也将大幅下降，逐步推动UWB技术成为智能网联汽车的标配基石技术，联通汽车与万物互联应用场景。

第二节 工业级应用领域

在工业领域，很多生产流程都离不开非暴露空间定位。借助定位技术，根据人员、物料、设备甚至车辆的准确位置信息，可以实现自动化生产、智能化管理与高效的成本管理。智慧工厂利用定位技术完成园区人员的动态调度，提高工作效率；工厂可以获取物料、无人车的实时位置信息，实现智慧物料分拣和货物运输；工业机器人运用高精度的定位技术，可以实现自动化生产；在矿山、隧道等高危生产作业面，能够利用非暴露空间定位技术保障人员与生产安全。

一、主要应用场景

工业领域，UWB被广泛应用到智能制造、电力能源、煤矿和隧道的工业资产定位、仓库库存管理、关键场合人员定位、AGV（自动导引运输车）室内导航等场景中。

智能制造。《“十四五”智能制造发展规划》明确指出，智能制造是制造强国建设的主攻方向，其发展程度直接关乎我国制造业质量水平。位置信息作为智能制造的重要数据支撑，定位数据的准确性、实时性和覆盖完整性是智能工厂建设的关键，将定位技术与制造过程结合，能够监测生产运行、业务分布、库存状态、人员活动，有效解决工厂分区复杂、人员分布分散、制造安全等问题，实现智能制造的精细化管理。高精度的位置数据作为智能工厂数据流的重要组成，是业务流中时间、空间、状态三大数据指标之一，空间位置数据的精确、实时性以及覆盖完整性，是智能工厂前端感知质量的重要评价维度。通过构建数字化制造模式和管理平台，打破传统制造业机械加工设备、质量检测设备、物料仓储设备等的数据壁垒，打通ERP、MES、WMS、AMS等多种软件系统的数据链，打造全设备物联、全数据共享、全流程互通、全方位可视化的数据交互模式，实现产品全生命周期的数智化。

通过在规定区域内部署UWB定位基站，人员、车辆、物料佩戴UWB定位标签，精准定位人、车、物的实时位置。结合系统业务功能、从而提高人员作业效率，协助改善工厂的物料管理，优化工艺流程，实现人机料法环的闭环，提高智慧工厂管理水平。一是全局位置可视。所有定位信息都会在地图上呈现，高精度呈现人员、物料、车辆位置数据，位置信息一体化展示。二是实时精准定位。对现场作业人员和车辆进行精准定位，并支持查看其身份信息、位置轨迹等信息，同时实现定向通信。三是人效管理。实现自动化考勤点名与工时统计，全面记录员工工作状况，方便管理人员的查询与管理。四是智能指挥调度。查看人员、车辆位置状态，根据位置数据就近调度，实现故障快速响应，提高作业效率；查看历史路径轨迹，分析作业效率，为提出优化策略提供数据支撑。五是安防监控。通过灵活设置电子围栏，在作业过程中有效制止人员误入禁区和违规作业现象，加强区域管控能力。六是灾难应急求救。应对突发事故，通过环境监测设备与视频系统，可快速定位事故区域,，有效提高灾难响应效率。七是智能厂区管理。建立设备和资产物料档案，实现故障及时响应；实现设备作业标准化、计划自动化、任务移动化、管理可视化。通过对重要资产安装定位标签，可在区域内查看物品实时位置、数量、移动轨迹、使用状态等情况。

智能仓储。物流业是支撑国民经济发展的基础性、战略性、先导性产业，智能仓储是通过信息化、物联网和机电一体化共同实现的智慧物流，是物流业与制造业深度融合创新的产物。降低仓储成本、提升运营效率的智能仓储是制造业企业转型的必备要素，通过高精度的非暴露空间定位技术和物联网通信技术的融合，能够实现仓储现场物资、物流车辆及设备的实时定位和可视化管理调度，减少关键节点的人工操作，极大提升仓储利用率及配送效率，保障仓储现场安全，有效拓展信息的商业价值。利用UWB高精度定位技术建立仓储室内定位系统，确保在复杂环境下定位的稳定与精确，助力物流企业快速实现降本增效。在企业物流仓库中，高密度货物分拣区以及物流车辆调度对于室内厘米级定位有着明确需求，成都四相（EHIGH恒高）针对仓储物资、叉车定位采用自主研发的UWB仓储室内定位系统，通过在仓库内布置一定数量的定位基站，实时精确的定位物资、叉车上的标签，结合现有的物资管理系统，实现人员、物资以及车辆/叉车等高精度定位。通过基于精确的位置信息来合理调度安排，全面提高仓储的管理水平，从而提高企业的管理水平和工作效率。

智慧矿山。由于煤矿井下地质条件复杂多变、工作环境恶劣，部分矿井巷道甚至长达几十千米，且工作地点较为分散，因此加大了对于井下人员定位的难度。随着无线通信技术的发展，RFID、ZigBee、Wi-Fi、UWB等定位技术在矿井环境中广泛使用，为煤矿人员定位技术的发展注入了新的活力。面对煤矿高危的生产环境，以人为本保障作业人员生命安全是最基本的原则要求，研究矿用人员定位系统的安全性，推动了精确定位技术在井下的应用进程，以保证矿工和矿井的人身财产安全，因此煤矿对于人员的安全有强管理需求，人员定位系统是智慧煤矿建设不可或缺的重要组成。

我国煤矿井下人员的定位技术研究工作开始较晚，在20世纪80年代左右，我国开始在煤矿引进人员安检系统。20世纪90年代，我国的首个矿井作业人员监控系统在山西安装启用。我国煤矿井下定位系统的发展很快，目前处于第三个发展阶段，即发展开发新型的有源井下人员定位系统。目前我国煤矿使用最广泛、技术最可靠的定位系统，是KJ系列矿井人员定位系统。国内各科研单位和厂家相继研发了KT18、KT30、KJ88、KJ90、KJ95、KJ101、KT105、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等无线监控与定位系统、WEBGIS、MSNM 等煤矿安全综合数字化网络监测管理系统。这些系统多数利用射频识别RFID 或“小灵通”无线市话PHS 技术实现无线监测、有线传输，形成一种2级集散式的监控系统，对井下人员实施监控和跟踪定位。这些系统大多采用RFID 射频识别技术获取目标位置，能够实现井下作业人员的位置监测，有效地保证矿井作业人员的安全。但这些系统大多实现门禁式定位，未能实现目标位置的实时计算和跟踪，并且在上下班高峰期很容易造成拥堵。

2023年5月5日，国家矿山安全监察局批准了《煤矿井下人员位置监测系统使用与管理规范》等21项行业标准，进一步规定了煤矿井下人员位置监测系统相关使用与管理规范以及井下人员位置的相关接入规范。随着智慧矿山建设的不断推进，煤矿井下人员定位系统由一般精度向高精度转型，《煤矿井下人员定位系统通用技术条件》标准将煤矿井下人员精确定位系统的定义为“静态定位误差小于0.3 m的煤矿井下人员定位系统”综合考量主流无线定位技术的性能指标以及矿井下应用场景的复杂性。以UWB技术为代表的新兴无线定位技术，因其抗干扰能力强、定位精度高、能耗低等优势，在矿井无线定位系统中得到越来越多的重视，UWB定位技术的爆发趋势越发明显。

目前全国有一定规模的煤矿大概有4000座左右，平均每座煤矿UWB的基站需求是100个左右，由此可以预估煤矿基站总需求是40万左右，煤矿矿工人数总体约450万人左右，按1人1个标签，UWB标签的需求量约450万个。

——智慧管网

智慧地铁。城市轨道交通因其具有速度快、运量大、准点率高等特点，成为大中型城市解决城市交通问题的首选。时间和空间信息是所有信息系统的基础，也是地铁车辆段建设与运行的基础，在智慧地铁车辆段的运维管理、运行监控、应急响应等方面，授时、定位和导航服务必不可少。一是作业管理。通过向夜间作业人员配备电子工牌或安全帽等定位终端。可以使得作业管理人员掌握夜间地铁作业人员的实时位置和历史轨迹，杜绝安全隐患、有效追查现场情况，对进行后期提升工作效率进行分析。二是应急救援。通过地铁北斗定位系统可以掌握事故点的准确位置，在空间数字化数据中台的支持下，掌握事故点的现场情况，通过向救援人员配备综合管理型终端可以掌握救援人员的实时位置，是进行应急处置指挥调度的基础。三是维护维修。通过向维修人员配发管理型终端、在备品备件处关联电子标签、在设备上安装定位模块的方式，可以实现故障设备的快速定位，在后台专家系统的支持下引导最近的维修人员快速赶赴故障地点处置，并由最近的备品备件库进行设备快递。四是站务客服。通过向站务管理人员，志愿者配发管理型终端，同时在车站综控室内部署显示前端，站务管理人员可以实时了解站内各种客服力量的位置与状态，便于站长、区长指挥使用各类客服力量，提高管理效率。在智慧地铁车辆段的运维管理、运行监控、应急响应等方面，需要提供授时、定位和导航服务轨道交通客运安全状态检测和运营管理的需求，地铁隧道人员定位应用方案以UWB高精度实时定位为主要的系统支撑，可以对地铁隧道人员在安检检修以及地铁运行中对作业人员位置进行实时定位，实现对人、车、设备在不同状态下的自动定位以及状态识别，精确的将数据传至定位系统软件终端，再根据传回的位置信息数据进行存储、分析，实现地铁隧道的安全管理需求。

自动导引车（AGV）控制。工业AGV（自动导引车辆）控制是指对自动导引车辆系统的管理和监控过程。AGV是一种自动化材料搬运设备，通常用于工业和制造环境中，以代替人工或传统的有轨电车等方式来运输物料。AGV系统依赖于一系列的控制系统和技术，以确保它们能够自主地导航、执行任务并安全地与环境和人员互动。一是导航控制。AGV系统必须能够在工厂或仓库内准确地定位自身位置，并规划最佳路径以到达目的地。这通常涉及使用传感器（如激光、红外线、摄像头等）来感知周围环境，以及使用导航算法来决定移动方向和速度。二是任务分配和调度。工业AGV通常需要执行各种任务，如物料搬运、货物存储、生产线补给等。控制系统必须有效地分配任务给不同的AGV，并确保任务按时完成，同时最大化系统效率。三是安全控制。AGV系统必须具备安全功能，以避免与人员或其他设备发生碰撞。这包括障碍物检测、紧急停止机制和与其他安全系统的集成。四是故障监测和维护。控制系统通常会监测AGV的状态，并在需要时进行维护。这可以通过传感器来检测机械问题或电子故障，并及时报警或通知维护团队。

机器人场景。UWB技术帮助机器人更好地适应复杂环境和标准环境，提高其稳定性和鲁棒性，有助于推动机器人产业的进步和发展。同时，UWB技术还可以应用于建筑领域，提高机器人的生产力和成本效率。定位技术可以帮助机械产业链下游厂商更容易完成底层基础设施建设，对整个行业具有巨大优势。此外，机器人智能工地、室内外地图打通等技术也有助于实现更广泛的应用。

二、典型应用案例

地铁一体化定位系统。智慧地铁对智慧城市建设具有重要意义，一方面能够为地铁乘客提供高效的出行效率，提高服务效率；另一方面可以实现对地铁运行态势的全面有效感知，从而为客流分析、运力调度、复盘演练等提供决策依据，提升管理水平。

2022年3月，作为国家重点研发计划“超大城市轨道交通系统高效运输与安全服务关键技术”项目的重要配套示范工程，我国首个地铁北斗定位系统项目在北京地铁首都机场线启动。该系统是我国目前规模最大的非暴露空间导航定位系统，主要技术服务方全图通位置网络有限公司突破了地铁复杂环境下的多传感器集成与多源数据融合定位技术、基于通用网络协议的大范围高精度时频传递技术、面向地铁复杂环境的高精度空间数字化快速采集与处理技术等一批关键技术，研制了第三代室内外一体化定位基站，将高精度定位、长距离光纤和多光口交换等功能集成，建立起基于地铁的全量地理空间信息数据库，同时支持双频段服务。该方案以客流感知为核心，以实时高精度位置信息为基石，为地铁运行调度、智慧服务、故障诊断、安全管理等业务提供了有效支撑，协助构建管理精细、运行高效、效益最大化的智慧地铁系统。未来计划在首都机场线车辆段和车站站台与站厅的区域内部部署超宽带定位基站，实现对机场线全线覆盖，并结合空间数字化技术、高精度时间同步技术等，提高运营效率、降低管理成本，为智能轨道交通建设提供有力支撑。据统计，截至2021年底，我国共开通运营城市轨道交通线路269条，运营里程8708公里，车站5216座，北京市投入运营地铁车站459座，未来城市轨道交通智慧化、定位一体化将迎来爆发式需求。

第四章  展望篇

第一节 当前发展面临问题

一、高精度、低成本、普适性的数据采集、定位技术仍需突破

当前，芯片、模块、定位算法、高性能硬件等产业链上游和中游环节被欧美厂商占领，国内企业多集中在硬件集成、系统集成、应用开发等中下游环节。非暴露空间环境布局复杂、干扰源多，对定位精度的要求往往更高，也须兼顾技术成本、产品功耗、实时性、可靠性、便捷性等多重因素，实际应用中普遍存在定位精度低、定位漂移、楼层信息识别不准等难点。高精度非暴露空间定位系统需要更昂贵的基础设施、终端设备和海量数据的采集分析，限制了技术产品的应用推广。非暴露空间定位技术的通用性、普适性尚待提高，现有的基础设施或解决方案大多针对特定环境设计，无法满足未来复杂多样的应用场景需求，难以实现大规模的应用。

二、行业标准和产业生态尚待完善

行业标准方面，一是现行的非暴露空间定位技术大多基于各个企业或研发团队在各自定义的技术规范下发展，缺乏统一的行业标准，造成规模化推广应用受限；二是早期构建的地下局部相对坐标系统，由于分期建设等多种因素导致非暴露空间地下局部坐标系统不统一，缺乏高精度的空间基准，且没有与国家坐标系进行一体化建设，影响了相关地图的精准程度和基于高精度地图的导航、定位的空间位置服务；三是标准化的非暴露空间信息语义分类分级体系缺乏，造成了当前地铁等非暴露空间数据格式繁杂、模型精度混乱，亟需建立非暴露空间信息语义分类分级体系；四是涉及位置信息的隐私保护等方面的标准化工作缺乏导致安全可信的高端应用受限。产业生态方面，相比于百度、高德等定位平台，当前非暴露空间定位平台孤岛化、产业生态碎片化问题较为突出，缺乏龙头企业的有效牵引以实现产业链上下游高效开放协同发展，在一定程度上提高了产业运营的成本。

三、UWB技术推广应用尚需时日

一方面，非暴露空间产业发展须兼顾技术成本、产品功耗、实时性、可靠性、便捷性等多重因素，UWB技术成本较高，限制了技术产品的应用推广。另一方面，UWB定位系统需要额外部署专用的信号测量设备，且遇到墙体遮挡需重新部署网络等原因，会产生较高的成本。而蓝牙5.1、蓝牙4.2及Wi-Fi等其他无线定位系统成本相对较低，在定位精度要求不高的场景下，挤占了UWB 技术发展的市场空间。、

第二节 未来发展趋势

一、技术多源融合化

相比于暴露空间，非暴露空间的环境往往较为复杂，考虑到现有的非暴露空间导航与位置服务技术的局限性和成熟度，关键定位技术的突破是未来的重要发展方向。一方面，非暴露空间定位技术的研究热点聚焦于视觉、音频、光源等技术，但上述定位技术大多仍处于理论研究阶段，未来还需持续突破技术壁垒，探索更低成本更高精度的定位技术以实现工业化应用。另一方面，将多种具备互补特性的定位技术组合使用以获得优于单一技术的定位性能，是目前实现非暴露空间定位的主流。

未来，仅采用UWB技术可能难以完全满足场景应用需求，“UWB+X”产品将逐渐增多，如基于UWB定位+传感器的方案、UWB+蓝牙的解决方案等，或以UWB技术用于精准的定位测距，蓝牙技术作为唤醒传输。

二、产品服务标准化定制化

围绕应用需求，产品一方面趋向于高的定制化功能，另一方面提供标准化模块产品，降低使用门槛，实现产品可复制性。UWB技术的未来发展趋势将受到产品服务标准化和个性化需求的双重驱动。产品服务标准化将帮助推动UWB技术在多个应用领域的广泛应用，降低使用门槛，提高产品可复制性。然而，对特定行业和应用的个性化需求也将继续增长，需要提供定制化的解决方案。通过平衡这两者，UWB技术将继续取得成功，并为各种行业和领域提供强大的工具和功能。随着技术的不断演进和市场的拓展，UWB技术将在未来发展中发挥越来越重要的作用。

标准化方面。一是标准化模块产品，为了降低UWB技术的使用门槛，越来越多的公司开始提供标准化模块产品，如UWB芯片、天线、协议栈等。这些模块化产品可以在各种应用中通用，无需从头开始开发定制解决方案。这降低了开发和部署UWB技术的成本和复杂性。二是标准化协议和接口。在UWB技术的发展过程中，制定和遵循标准化协议和接口至关重要。这有助于不同设备和系统之间的互操作性，使UWB技术更容易应用于多个领域。

定制化方面。尽管产品服务标准化对于广泛应用领域至关重要，但在某些情况下，个性化需求也是必不可少的，包括提供高度定制化的功能和解决方案，以满足特定行业或应用的需求。一是行业定制化解决方案。UWB技术在各行各业都有广泛应用，包括汽车、物联网、健康医疗、室内定位等。针对特定行业需求的定制化解决方案将继续崭露头角。例如，在汽车行业，UWB技术可以用于车辆定位和车内通信，为自动驾驶和车联网提供支持。二是定制化定位和精度需求。某些应用领域对精确定位和高精度要求特别高，如室内定位和工业自动化。在这些领域，UWB技术将不仅提供标准定位功能，还会支持高度定制化的精度需求。这将涉及到开发个性化算法和硬件解决方案。三是安全和隐私定制。随着UWB技术在支付、门禁和身份验证等领域的应用增加，对安全和隐私的需求也将增加。为满足这些需求，定制化的安全功能和协议将成为未来发展的一部分。

三、产业生态一体化

目前Qorvo、NXP、苹果等公司都在整合资源推出自己的UWB技术平台。这些公司不仅在硬件研发方面取得进展，还在软件、协议和标准制定方面展示出领导力。此外，构建良好的开放合作生态系统，鼓励产业链上下游的合作和创新，能够更好地协同工作，共同推动UWB技术的发展和应用。

未来，需要建立完整的UWB技术平台来支持整个UWB应用生态建立，包括UWB芯片、开发工具、开发者支持和云服务等。一是提供统一的标准和协议，以确保不同设备和系统之间的互操作性；二是提供包括文档、示例代码和技术支持等在内的全面开发者支持和培训，以帮助开发者更好地利用UWB技术；三是提供安全和隐私保障，保证在不侵犯用户隐私的前提下进行数据采集，保障金融、医疗等敏感领域的应用安全性。未来UWB技术的发展将强调不同生态系统之间的互通性，使其应用可以更容易地在不同的行业和领域之间移植，从而更好满足多样化的需求。

第三节 产业发展建议

一、加强顶层设计，拓展导航定位的服务范围

加强系统谋划和顶层设计，充分利用现有资源，完善产业发展支持政策，明确产业发展的目标任务，将室内外无缝导航定位技术以子体系模式纳入国家综合PNT体系，推动导航定位新兴技术与实体经济的深度融合，逐步渗透到经济社会发展的方方面面，以加快实现更加泛在、更加融合、更加智能的时空服务体系。

二、加快产学研协同创新，推进产业上下游融通发展

充分发挥高校、科研院所的技术创新优势，强化企业在科技创新中的主体地位，加快产学研协同创新，共同开展产业基础理论和共性技术研发攻关，加快创新成果孵化、转化和产业化，构建高效的技术创新和产业创新体系。依托我国超大规模市场优势，促进产业链上下游企业资源整合、技术融合、项目联合、人才聚合，以行业用户和大众用户市场应用为牵引，共同寻求解决实际问题的非暴露空间定位创新应用服务模式，实现供需匹配。

三、推进非暴露空间行业标准技术体系建设

坚持科学和系统的标准体系建立原则，充分整合、继承和发展现有的可用标准，利用国内外有效的标准资源，建立开放兼容的标准体系。尽快建立室内/非暴露空间定位的国家或行业标准体系，充分融合北斗卫星导航标准体系，兼容5G、蓝牙、Wi-Fi、UWB、声波等技术标准，建立产业配套的统一规范、标准、协议、接口等；推进地理信息科技创新和标准化建设，包括测绘地理信息自主创新体系和标准体系、智慧城市地理空间框架和时空信息平台建设等，以行业技术标准推动产业应用发展。

四、加强非暴露空间地图引擎等产业配套建设与维护

加强定位基站系统侧的低成本化，推动大规模非暴露空间定位网络化基础设施建设，强化产业配套基础设施建设，加强非暴露空间导航定位地图的构建与动态更新维护机制，提高数据处理效率，提升用户使用的便捷性和沉浸感。