在数字化浪潮席卷全球的今天，定位技术已经从单一的室外扩展到了室内。想象一下，在大型商场中，你能瞬间找到心仪店铺的位置；在医院里，医护人员能迅速定位所需设备；在工厂内，管理人员对人员和物资的位置了如指掌…… 这些场景的实现，离不开室内定位技术的支持。而超宽带（Ultra-Wideband，简称 UWB）技术，作为室内定位领域的新星，正凭借其独特的优势，逐渐改变着我们的生活和工作方式。
一、UWB 技术：原理与特性
UWB 技术，顾名思义，是一种具有宽频谱的无线通信技术。与传统的无线通信技术不同，它不需要连续的载波，而是通过发送短的脉冲（纳秒级别）来传输信息。这种独特的工作方式，赋予了 UWB 技术许多显著的优势。
高精度测距：UWB 技术通过测量脉冲信号在发送和接收之间的时间差，可以准确地计算出信号传输的距离。由于 UWB 信号的时间分辨率高，其测距精度非常高，通常可以达到厘米级别。这一特性是 UWB 技术在室内定位领域得以广泛应用的关键。例如，在仓库管理中，厘米级的精度能够精准定位货物的位置，大大提高了货物查找和调度的效率。
抗干扰能力强：UWB 信号的带宽极宽，其信号能量分布在很宽的频谱范围内，功率谱密度极低。这使得 UWB 信号在传输过程中，不易受到其他窄带通信信号的干扰，能够在复杂的电磁环境中保持稳定的通信和定位性能。在工业生产环境中，各种设备产生的电磁干扰较为严重，UWB 技术的抗干扰能力就显得尤为重要，可确保定位系统的可靠运行。
低功耗：UWB 技术在通信过程中，由于发送的是短脉冲信号，且脉冲持续时间极短，因此平均功耗较低。这一特性使得 UWB 技术非常适合应用于电池供电的设备，如人员佩戴的定位标签等，能够有效延长设备的续航时间，降低维护成本。
穿透能力强：UWB 信号能够较好地穿透墙壁、地板等障碍物，实现对室内不同位置的定位。在大型建筑物中，信号的穿透能力有助于减少定位基站的部署数量，降低系统成本，同时也能确保在不同房间或楼层内都能实现精准定位。
二、UWB 室内定位的实现方式
UWB 室内定位主要基于以下几种测距和定位算法来实现目标物体的位置确定。
基于到达时间（TOF）的定位算法：其原理是通过测量 UWB 信号从发射端（标签）到接收端（基站）的飞行时间，结合信号在空气中的传播速度，计算出标签与基站之间的距离。假设有三个或以上已知位置的基站，通过测量标签到各个基站的距离，利用三角定位原理，就可以精确计算出标签在空间中的三维坐标位置。例如，在一个大型展览馆中，通过在不同位置部署多个 UWB 基站，参观者佩戴的 UWB 标签就能通过 TOF 算法实时确定自己在展馆内的精确位置，方便获取导览信息。
基于到达时间差（TDOA）的定位算法：该算法需要多个基站之间进行精确的时间同步。标签发送 UWB 信号，不同基站接收到信号的时间存在差异，通过计算这个时间差，并结合基站的位置信息，利用双曲线定位原理来确定标签的位置。TDOA 算法对时间同步的要求较高，但在一些对定位精度和成本有特定需求的场景中具有优势。比如在智能工厂中，通过合理部署基站，采用 TDOA 算法可以实现对生产线上设备和人员的高精度定位，优化生产流程。
基于到达角度（AOA）的定位算法：这种定位方式需要在 UWB 基站上集成天线阵列。UWB 天线阵列通过测量信号到达不同天线单元的相位差（PDOA，Phase Difference of Arrival）来判断信号的入射角度。通过计算标签发射的 UWB 信号到达不同定位基站的角度，利用角度交汇的方法确定标签的位置。AOA 算法能够提供目标物体的方向信息，在一些需要对人员或物体的运动方向进行监测的场景中具有应用价值，如在商场中分析顾客的行走路径和行为习惯，为商业布局和营销策略提供数据支持。
三、UWB 室内定位的多元应用场景
工业制造领域：在智能工厂中，UWB 定位技术可以实时追踪人员、设备和物料的位置。工人佩戴 UWB 定位标签，设备和物料上安装相应的定位模块，管理人员通过定位系统能够清晰地了解工厂内的实时生产状况。当设备出现故障时，维修人员可以迅速找到故障设备的位置，减少停机时间；在物料管理方面，能够实现精准的库存盘点和物料配送，提高生产效率，降低生产成本。
医疗保健行业：在医院环境中，UWB 定位可用于追踪医疗设备，确保急救设备在关键时刻能够迅速找到。对于行动不便的患者，特别是在养老院或康复中心，通过佩戴 UWB 定位标签，医护人员可以实时监测患者的位置，保障患者的安全。同时，在医院的药品管理中，UWB 技术也能实现对药品的精准定位和库存监控，防止药品丢失和过期。
仓储物流场景：在大型仓库中，货物的存储和查找往往是一项繁琐的工作。UWB 定位技术通过在货物上安装定位标签，在仓库内部署基站，能够实时掌握货物的位置信息。无论是入库、出库还是库存盘点，都能实现高效、准确的操作。叉车等搬运设备也可以配备 UWB 定位装置，优化搬运路径，提高物流运作效率。
商业零售空间：在大型商场或购物中心，UWB 室内定位可以为消费者提供精准的导航服务，帮助顾客快速找到想要的店铺和商品。商家还可以利用定位数据了解顾客的行为轨迹和停留时间，进行精准营销和店铺布局优化。例如，当顾客靠近某品牌店铺时，手机可以自动接收该店铺的优惠信息，提升顾客的购物体验和商家的销售业绩。
公共安全与应急救援：在发生火灾、地震等紧急情况时，救援人员进入建筑物内部后，传统的定位手段往往难以发挥作用。UWB 定位技术能够帮助救援人员实时了解彼此的位置，提高救援行动的协同性和安全性。同时，通过定位被困人员的位置，救援人员可以更快速地实施救援，减少人员伤亡和财产损失。