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國產首款UWB芯片掀起的蝴蝶效應

發布時間:2019/3/27 0:00:00 瀏覽次數:4471

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      2019年3月,位于西部的精位科技發布了國產首款自主可控的UWB定位芯片,精位心,自主芯。精位科技結合自身技術優勢,融合十余年自主研發完整掌握的關鍵技術和核心技術,推出國內首顆(國際范圍第二顆)UWB定位芯片——JR3401,填補國內空白,并在多項指標上達到甚至超過國外同類產品。JR3401室內定位芯片完成3G-4GHz 寬帶脈沖調制信號的放大、濾波、包絡檢波、檢波后的脈沖基帶信號放大驅動、基帶脈沖比較器、高速基帶脈沖 ADC、數字脈沖信號輸出和LDO。芯片集成 SPI 接口,通過該接口實現芯片的工作模式配置及性能指標優化,采用0.18um RF CMOS 工藝實現高度集成的UWB 定位接收芯片。配合精位科技的定位發射模組,以及精位科技廳的定位引擎平臺,就可以靈活方便的組建室內厘米級定位系統。

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      同時精位科技給出了今后UWB芯片研發里程表,自2019年3月發布第一代UWB接收射頻芯片JR3401,計劃2020年3月發布第二代單模SOC芯片JW600、2020年11月發布第三代多模SOC芯片JW800,到2021年5月發布第四代室內外融合定位芯片JW900,目前室內外定位融合應用開始普及。

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      1. UWB定位技術優勢

      超寬帶技術(UWB)是與傳統通信技術有極大差異的通信無線新技術。它不需要使用傳統通信體制中的載波,而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據,從而具有 3.1~10.6GHz 量級的帶寬。目前,包括美國,日本,加拿大等在內的國家都在研究這項技術,在無線室內定位領域具有良好的前景。UWB 技術是一種傳輸速率高(最高可達 1000Mbps 以上),發射功率較低,穿透能力較強并且是基于極窄脈沖的無線技術,無載波。正是這些優點,使它在室內定位領域得到了較為精確的結果。超寬帶室內定位技術常采用 TDOA 演示測距定位算法,就是通過信號到達的時間差,通過雙曲線交叉來定位的超寬帶系統包括產生、収射、接收、處理極窄脈沖信號的無線電系統。

      ◇   定位精度高

           定位精度在厘米量級內

      ◇   其精度遠遠高于WIFI和藍牙定位

      ◇   精度、安全性、穿透性、抗干擾性均高于同類技術。

      ◇   系統容量大,傳輸速度快

           在10m的范圍內可以110MB/s的速率傳輸數據

      ◇   發射功率低

           可以極低的功耗實現長時間的待機,發射機功率低于1mW

      ◇   多徑分辨率高

           具有較強的時間和空間分辨率,在建筑密集場合有良好定位效果

      ◇   系統保密性好

           信號的功率譜密度低,難以從環境噪聲中甄別,保證了安全性

      ◇   可應用于對定位精度要求較高的場景

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      2. UWB定位市場容量

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潛在市場

      1999年至2018年中國計算機、通信及其他電子設備營業收入及同比情況,對于UWB產業而言均為潛在市場

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2022年全球定位市場規模將達到409.9億美元

      根據市場調研機構Markets & Markets的數據,全球室內定位服務的市場規模在2014年約為9.35億美元,2016年即達到了47.2億美元,  未來幾年內,室內定位的全球市場將以42.0%的CAGR增長,市場規模預計從2017年的71.1億美元擴大到2022年的409.9億美元。

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      市場主要集中在美歐(占32%與28%),在亞太地區有極大的發展空間(占18%),絕大部分市場是在中國,得益于中國近幾年制造行業、消費行業經濟的快速發展。

      預計2018-2022年期間,UWB技術將廣泛滲透進入智能制造、智能建設、養老醫療、公共安全、物流運輸等行業的室內定位系統應用。預測UWB定位系統未來將會在室內定位市場中占據30%-40%的市場份額。


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2018-2022年,UWB室內定位系統預計所占市場規模情況表(單位:億美元)      

      3. 蘋果三星入局UWB

      蘋果表示未來蘋果手機將會有UWB 部分組件,作為室內定位和導航組件,為此申請了超寬帶系統的脈沖整形互操作協議專利號US20190007093。2019年的iPhone手機將獲得超寬帶天線,以前稱為UWB“ 脈沖無線電”,這是一種非常有用的技術,使用非常低的能量水平用于短程,高大部分無線電頻譜上的帶寬通信。UWB有很多應用,一些更有趣的是精確的室內定位和跟蹤,“透視墻”雷達成像,與其他外圍設備的低功率通信,甚至健身監控,密切關注生命體征人體的一部分,如心率和呼吸信號,以及人體步態分析和跌倒檢測。

      三星早在2006年的CeBIT2006展覽上便展示過UWB原型手機,而在近年也開發了基于UWB技術的無線顯示器CA750系列,為此三星申請的了不少UWB專利。

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      蘋果和三星一直是UWB聯盟的積極參與者,該聯盟起初規模不大。隨著蘋果和三星向他們提供投入,形成標準流程,UWB將在智能手機及相關生態系統中的地位進一步提升,成為一個不錯的選擇。UWB是替代藍牙的技術,將會有廣闊的成長空間。在未來除了蘋果會采用UWB外,其他廠商也會相繼跟進,這是UWB技術最大的成長空間,未來將會有很大的市場潛力。


      4. UWB未來應用場景

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      1) 智能家居系統

      基于UWB超寬帶通信系統,可用極快的數據傳輸速率實現家居多媒體互聯,以及實現室內精確定位等功能。

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      2) 倉儲物流

      通過UWB的高精度定位和實時定位,可以準確的獲取物流倉儲、人員情況等位置信息,利于提高管理效率,安全有效。

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      3) 自動駕駛

      車輛實現自動駕駛需要知道車輛在道路的精準位置信息,相比于其他整套系統高昂的成本,UWB在精度以及價格上優于大部分的技術

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      4) 高風險工作場地

      憑借UWB定位的精確性,可以監視高風險性場所人員活動情況,以保證安全。如核電站、監獄等場所。

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      5) AGV機器人

      AGV機器人是一種工業化自動運輸車,引入UWB技術可以減少工人勞動強度。提升貨物運輸操作準確性,防止不正確操作所帶來的的損失。

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      6) 工業制造

      采用UWB技術實時定位工廠設備、工廠員工,提升管理效率。設置電子圍欄以加強工廠安全性管理??蓪崿F記錄人員設備歷史軌跡等功能

      7) 體育娛樂

      目前智能足球、智能舞臺燈光、智能冰雪運動等都開始應用精準定位技術,UWB芯片出來帶來的應用更多。

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      5. 蝴蝶效應

      蝴蝶效應(The Butterfly Effect),由美國氣象學家洛倫茲1963年提出。事物發展的結果,對初始條件具有極為敏感的依賴性,初始條件的極小偏差,都將可能會引起結果的極大差異。

      目前UWB超寬帶技術正處于發展初級階段,精確定位技術的商業化正在進行之中,定位算法還有待改進完善。隨著超寬帶技術的不斷成熟和發展,市場需求的不斷增加,相信超寬帶定位技術就可以完全滿足實現商業化,精確的超寬帶定位系統將會得到廣泛應用。精位科技出品的國產第一款UWB芯片,隨著其批量應用及合作伙伴的增多影響力漸盛,給國內精準定位市場帶來的沖擊日漸擴大,必然打破并改變目前DW1000室內精準定位應用市場一統天下的格局。

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