一、UWB 技术概述
UWB，即超宽带（Ultra - Wideband）技术，是一种利用纳米至微米级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线通信技术。按照美国联邦通信委员会（FCC）的定义，其带宽比中心频率高 25% 或者大于 1.5GHz 。与传统通信技术不同，UWB 不依赖正弦载波，而是运用时间间隔极短（小于 1ns）的脉冲进行通信，也被称作脉冲无线电、时域或无载波通信。其信号通常是持续时间极短、带宽很宽的短时脉冲，宽度一般在 0.1 - 20ns，脉冲间隔为 2 - 5000ns，频谱范围可达 50 - 10GHz 。
UWB 技术的发展历程颇为漫长。其基本思想可追溯至 20 世纪 40 年代，当时有关随机脉冲系统的专利出现，为 UWB 技术奠定了基础。到了 60 年代，美国军方率先将其应用于雷达、定位和通信系统。1989 年，“超宽带” 这一术语首次被美国国防部使用。2002 年，UWB 技术获得 FCC 批准用于民用通信，自此，相关研发工作加速推进。随后，UWB 美国和欧洲标准发布，国际电信联盟也核准了全球性监管标准建议，一系列标准的制定和完善，推动着 UWB 技术不断向前发展。
UWB 技术具备诸多显著优势。首先，其对信道衰落不敏感，能够在复杂的电磁环境中保持稳定的通信连接。其次，发射信号功率谱密度低，这不仅降低了对其他设备的干扰，同时也减少了自身被截获的风险，提高了通信的安全性。再者，UWB 系统复杂度低，无需复杂的中频级电路，降低了设备成本和功耗。最为突出的是，UWB 技术能够提供厘米级的定位精度，这一特性使其在众多领域具有独特的应用价值。
二、智能照明领域现状与挑战
随着物联网技术的飞速发展，智能照明领域近年来取得了显著的进步。传统照明系统逐渐向智能化、自动化方向转变，通过传感器、通信技术和智能控制算法，实现了照明设备的远程控制、亮度调节、定时开关等功能。智能照明不仅提升了用户的使用体验，还在节能减排方面发挥了重要作用。
然而，当前智能照明领域仍面临一些挑战。在人员空间区域感知方面，现有的技术手段存在一定的局限性。例如，红外人体感知技术距离短，区域不能任意定义，且容易受到环境周边有温度的移动设备影响，在工业环境中适用性较差；雷达人体感知距离近，无法区分不同目标，移动的物体还可能导致误判，区域同样不支持任意定义；视频人体感知基于可见光，需要采用低照度星光级摄像机，与智能照明智能控制的出发点不一致，在实际应用中存在不便。这些非协作式人体区域感知技术虽然在公共环境的智慧照明控制中有一定应用，但对于封闭环境，往往难以满足精准控制的需求。
在一些对人员位置和行为有严格管控要求的场所，如工业厂房、仓库等，传统的智能照明系统难以实现根据人员的精确位置和活动状态进行照明的智能调节。此外，在多区域、复杂空间的照明控制中，如何实现不同区域照明设备的高效协同工作，也是当前智能照明领域亟待解决的问题。
三、UWB 技术在智能照明领域的应用方式
（一）基于 UWB 的人员定位与照明联动
UWB 技术的高精度定位能力使其在智能照明领域中能够实现人员位置的精准感知。在室内环境中，通过部署多个 UWB 锚点基站，可以构建起一个高精度的定位网络。人员佩戴 UWB 电子标签，标签会持续向周围的锚点基站发送信号。基站接收到信号后，根据信号的到达时间差（TDOA）或信号到达角度（AOA）等算法，能够精确计算出人员的位置信息，精度可达厘米级别。
当人员在空间中移动时，智能照明系统可以实时获取人员的位置数据。例如，在一个大型办公区域，当员工走进某一特定区域时，该区域的照明设备可以自动亮起，并根据人员的位置和活动状态自动调节亮度和色温。如果员工长时间停留在某个位置，照明系统可以适当降低亮度，以节省能源；当员工离开该区域后，照明设备可以自动关闭。这种基于人员精准定位的照明联动控制，不仅能够为用户提供更加个性化、舒适的照明体验，还能极大地提高能源利用效率。
（二）UWB 电子围栏与区域照明控制
UWB 技术支持任意定义电子围栏区域，这一特性在智能照明领域具有重要应用价值。通过在不同区域设置虚拟的 UWB 电子围栏，可以将空间划分为多个独立的照明控制区域。例如，在一个工业厂房中，可以根据不同的工作区域、通道、仓库等功能区域设置电子围栏。
当人员进入某个电子围栏区域时，该区域的照明系统可以根据预设的规则进行控制。比如，在危险区域或重点监控区域，当有人员进入时，照明系统可以自动提高亮度，以确保人员的安全和操作的可视性；在一些非工作时间或无人区域，照明设备可以保持关闭状态，只有当人员进入电子围栏区域时才自动开启。这种基于 UWB 电子围栏的区域照明控制方式，能够实现对不同区域照明的精细化管理，避免不必要的能源浪费。
（三）UWB 与其他传感器融合的智能照明控制
UWB 技术还可以与其他传感器进行融合，进一步提升智能照明系统的智能化水平。例如，将 UWB 人员定位传感器与照度传感器相结合，智能照明系统可以充分利用白天的自然光。当环境照度较低且有人员在该区域活动时，照明系统自动调节亮度，以满足人员的视觉需求；而当环境照度充足时，即使有人员存在，照明系统也可以适当降低亮度或者关闭部分照明设备。
此外，UWB 技术还可以与温度传感器、湿度传感器等结合。比如，在一些对环境条件要求较高的场所，如博物馆、实验室等，当环境温度或湿度超出正常范围且有人员在该区域时，照明系统可以通过与环境传感器的联动，发出警报并适当调节照明亮度，以提醒工作人员注意环境变化。通过多种传感器的融合，智能照明系统能够更加全面地感知环境信息和人员状态，实现更加智能、高效的照明控制。
四、UWB 技术在智能照明领域的发展趋势
（一）与 5G 等新兴技术的融合发展
随着 5G 技术的普及和应用，UWB 技术与 5G 的融合将成为未来智能照明领域的发展趋势之一。5G 具有高速率、低延迟、大连接的特点，而 UWB 技术具有高精度定位和稳定通信的优势。两者融合后，能够为智能照明系统带来更强大的功能。例如，通过 5G 网络可以实现对 UWB 定位数据的快速传输和处理，使得智能照明系统能够实时响应大规模场景下的人员位置变化和照明控制需求。同时，5G 与 UWB 的融合还可以支持更多的智能照明设备接入，实现更加复杂的照明系统组网和管理。
（二）UWB 芯片及设备成本的降低与普及
目前，UWB 技术在智能照明领域的应用还受到芯片及设备成本较高的限制。随着技术的不断发展和市场规模的扩大，UWB 芯片及设备的成本有望逐渐降低。一方面，芯片制造商不断加大研发投入，提高芯片的集成度和性能，降低芯片的生产成本；另一方面，随着 UWB 技术在智能照明、物联网等多个领域的应用逐渐广泛，规模效应将促使设备制造商降低设备价格。当 UWB 芯片及设备成本降低到一定程度后，将进一步推动 UWB 技术在智能照明领域的普及应用，使得更多的普通用户和中小企业能够享受到 UWB 技术带来的智能照明体验。
（三）功能集成化与系统智能化程度的提升
未来，UWB 技术在智能照明领域将朝着功能集成化和系统智能化程度不断提升的方向发展。UWB 设备将不仅仅具备定位和通信功能，还可能集成更多的传感器功能，如环境监测、人体健康监测等。通过将多种功能集成在一个设备中，可以减少设备数量，降低系统复杂度，同时提高系统的可靠性和稳定性。
在系统智能化方面，随着人工智能、大数据等技术的不断发展，智能照明系统将能够根据 UWB 技术获取的人员位置、行为数据以及环境数据等，通过智能算法进行深度分析和预测，实现更加智能化的照明控制。例如，系统可以根据历史数据预测不同时间段、不同区域的人员活动情况，提前调整照明亮度和色温，为用户提供更加贴心、便捷的照明服务。