在物联网技术深度渗透生活与生产的当下,“精准空间感知”已成为驱动智能设备体验跃迁的重要引擎。从智能家居入户环节的无感通行,到日常物品的防丢寻物,再到移动设备的智能随行,人们对设备的响应速度、定位精度与抗干扰能力提出了前所未有的高要求。传统蓝牙、Wi-Fi等无线技术因受限于“米级模糊定位”、抗干扰能力弱、响应时延高等短板,难以满足复杂场景下的精细化需求,成为智能体验升级的瓶颈。超宽带UWB技术的出现,以其独特的信号传输特性和厘米级定位精度,打破了传统无线技术的局限,成为连接人与物、物与物的关键桥梁。飞睿智能作为UWB技术领域的深耕者,凭借深厚的射频技术积累,将前沿UWB技术封装于高集成度芯片模组中,以“高精度、低功耗、强抗干扰、小尺寸”的特质,打破了UWB技术规模化应用的壁垒。
与传统无线通信技术依赖连续正弦载波传输不同,超宽带UWB技术通过发射纳秒级极窄脉冲信号传递信息,脉冲带宽通常超过500MHz,工作频段覆盖3.1GHz至10.6GHz的超宽频谱范围。厘米级高精度定位是UWB技术突出的标签,基于双向飞行时间法(TW-TOF)、到达时间差法(TDoA)与到达角度(AoA)的融合算法,通过精准测量信号在发射端与接收端之间的飞行时间,结合光速推导得出两者距离,再配合多天线阵列测量技术确定方位,可将定位精度稳定控制在厘米级,解决“米级模糊定位”难题。毫秒级快速响应则依托纳秒级脉冲信号的高时间分辨率,配合优化的算法流程,使UWB模组实现毫秒级的位置更新与响应时延,能够实时捕捉目标的轨迹变化,确保设备在动态场景中快速响应。
飞睿智能UWB芯片模组采用SIP(系统级封装)一体化设计,将射频前端、基带处理器、高增益天线、晶振、滤波器等核心组件封装于微小模块中,体积小巧且集成度高,无需开发者进行复杂的RF设计,仅通过标准化API即可快速集成,显著缩短产品开发周期、降低研发成本。模组内置高性能处理器,支持ToF双向测距与TDoA到达时差测距技术,可灵活适配不同场景需求;在功耗控制上,搭配动态信标发射间隔设计,模组可根据工作状态智能调整能耗,既满足消费级场景的长续航需求,也适配工业级场景的连续工作要求。此外,模组支持多天线接口,可通过AoA算法实现精准测角,为门内外区分、机器人定向跟随等场景提供重要技术支撑。标准化的封装与接口设计,让模组具备强兼容性,可轻松嵌入智能门锁、防丢Tag、机器人等不同设备形态,同时配套提供完善的开发套件、技术文档与技术支持,进一步降低厂商集成门槛,加速产品落地进程。
UWB芯片模组的应用,实现了智能门锁从“主动操作”到“无感通行”的体验升级,重新定义了入户交互标准。UWB无感解锁方案采用“标签+基站”的协同模式,无需用户手动操作,实现“走近即开、人走门锁”的无感体验。用户将手机、智能手环或专用UWB钥匙扣作为标签端,内置UWB标签模组;智能门锁内部嵌入UWB接收基站模组,完成双方的安全身份绑定与密钥配置,建立通信链路,从源头保障通信安全。当用户携带标签设备靠近家门时,门锁内置的UWB基站主动扫描周边UWB信号,标签被唤醒后,向基站发送纳秒级脉冲信号,启动测距与身份验证流程,整个唤醒与响应过程耗时不足毫秒,不影响用户日常行走节奏。基站通过TW-TOF+AoA融合算法,实时测算标签与门锁的距离、方位角及移动轨迹,当用户进入门外预设解锁区域,且移动方向朝向门锁时,触发解锁认证。身份校验通过后,门锁自动解锁,用户轻推即可进入;进入室内后,门锁通过陀螺仪传感器检测门体开启角度,结合UWB信号的位置变化,自动执行上锁操作,消除用户“是否锁门”的安全焦虑,形成完整的入户闭环。
UWB芯片模组打造的防丢寻物Tag,以厘米级定位、长续航、强抗干扰为优势,构建了“实时追踪、精准定位、智能预警”的防丢方案,通过灵活的硬件形态与算法适配,满足不同场景的防丢需求。将集成UWB芯片模组的小巧Tag应用于钥匙、钱包、背包、行李箱等易丢失物品上,用户手机安装配套APP并完成配对,Tag与手机之间通过UWB信号实时双向测距,APP实时显示物品与用户的距离、方位信息,误差控制在厘米级,即便物品被隐藏在抽屉角落、沙发缝隙,也能通过方向指引快速找到。家庭看护场景中,为老人、儿童配备集成UWB模组的智能手环、工卡,为宠物佩戴防丢项圈,家长或主人可通过APP实时掌握家人、宠物的实时位置与移动轨迹,当目标超出预设安全范围时,手机与Tag设备同时发出警报,及时预防走失风险,为家庭成员安全提供双重保障。物流资产场景则针对仓储货物、办公设备、医疗器材等资产,在资产上粘贴UWB Tag,通过多基站协同定位实现资产实时监控,管理人员通过系统可快速定位资产位置,减少寻找时间,提高资产管理效率;同时通过设置资产存放区域电子围栏,资产越界时自动触发预警,避免资产丢失。
随着智能机器人技术的快速普及,从消费级的智能行李箱、陪伴机器人,到工业级的巡检机器人、仓储搬运小车、服务机器人,自动跟随功能成为提升人机协同效率的重要刚需。飞睿智能UWB芯片模组凭借厘米级定位、毫秒级响应、强抗干扰的优势,为机器人设备自动跟随提供新的解决方案,实现“精准锁定、平滑跟随”的高效协同。通过精准的定位数据与运动控制联动,实现机器人与用户的无缝随行。目标标签端为用户随身携带集成UWB标签模组的设备,作为跟随目标,标签周期性发射纳秒级UWB脉冲信号,实时传输身份与位置标识,信号传输延迟低,确保位置数据的实时性。机器人基站端搭载UWB接收基站模组(多天线阵列设计),接收标签信号后,通过TW-TOF+AoA融合算法,精准解算用户的精准位置、移动速度、移动方向,位置更新频率高,能够快速捕捉用户的轨迹变化。运动控制端接收基站传输的定位数据,结合IMU惯性传感器、编码器等辅助数据,通过动态路径规划算法,调整机器人的行驶速度、方向与跟随时距,始终保持预设的安全跟随距离,实现“人动设备随”的流畅协同,适配动态场景需求。
UWB模组的高定位精度与高刷新率,确保机器人设备能实时捕捉用户的轨迹变化,即使用户快速行走、转弯、变速,机器人也能同步做出平滑响应,跟随误差控制在厘米级,避免出现跟丢等问题,大幅提升人机协同的安全性与流畅性。在工业场景中,方案赋能仓储物流、车间巡检等领域的智能化升级:搭载UWB模组的AGV小车可精准跟随操作员完成物料搬运,无需预设路径,适配柔性生产需求,大幅提升物流效率,降低人工成本;巡检机器人可跟随工作人员完成厂区、园区巡检,实时传输环境数据,降低人工巡检成本与安全风险,尤其适合高温、高压、有毒等危险环境,保障人员安全。UWB模组的高集成度与简化集成流程,降低了机器人厂商的研发与生产成本,加速产品上市周期;同时,方案可与机器人的视觉、激光雷达等传感器融合,提升系统整体鲁棒性,拓展高端机器人市场的应用场景,推动机器人行业从“固定作业”向“动态随行”的技术迭代,为机器人产业发展注入新动能。
随着物联网、人工智能、智能家居、智能汽车等产业的飞速发展,精准空间感知的需求只会持续攀升,超宽带UWB技术也将迎来更广阔的发展空间。飞睿智能也将持续深耕UWB技术领域,紧跟行业发展趋势,不断优化芯片模组性能,进一步提升定位精度、降低功耗、缩小体积,同时打磨算法、完善配套服务,推出更多适配细分场景的定制化方案,推动UWB技术的规模化、平民化应用。UWB技术厘米级的精准感知,将改变人与设备、设备与设备之间的交互方式,让智能生活更安全、更便捷、更人性化,让工业生产更高效、更灵活、更智能。