让室内定位技术走进寻常百姓家

在大型购物中心内，顾客用手机便可以轻松获知要去店铺的精确坐标;旅客遇到登机口变化的情况时，通过电子登机牌的精确引导，可以自主找到该去的登机口……这是不久的将来，人们在日常生活中使用UWB(超宽带)室内定位技术的场景。
近日，成都精位科技有限公司(以下简称精位科技)发布国产首颗自主可控UWB定位芯片及模组，填补了国内在高精度定位芯片领域的空白。“UWB定位芯片的发布，为普通大众带来革命性的体验。”精位科技首席科学家、前沿技术研究院院长潘锦告诉科技日报记者。
用极窄脉冲传输数据避免信号分散
与室外环境相比，在室内环境中感测位置信息并保持非常可观的精度是极具挑战性的，因为室内有各种物体反射导致信号分散。“UWB作为室内定位领域的一项新兴技术，不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。”潘锦说。
与传统的窄带系统相比，超宽带系统穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高，因此可以很好地被应用于室内精确定位。
2017年，基于UWB技术的主动式高精度定位系统问世，实现在室内复杂环境下厘米级的定位精度，但在向C端用户推广过程中，一直面临设备小型化的瓶颈，因为C端用户使用系统只能局限在手机等移动终端。
精位科技创始人、CTO严炜说，之前分离电路产品的体积和功耗都比较大，难以集成到手机里去，导致UWB定位技术系统一直走不进人们日常生活。
打破室内定位系统小型化瓶颈
如今，由分离搭建的电路过渡到芯片之后，体积呈几十倍的下降，带给定位应用开发充分的空间想象。记者在现场看到，芯片的尺寸非常小，只有5毫米左右。“该芯片是基于UWB技术的室内定位射频前端芯片。”潘锦介绍说，为满足室内定位芯片小型化、高稳定性及其电路功能的需求，芯片采用0.18微米射频CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺，集成SPI(串行外设)接口，完成3G—4GHz宽带脉冲调制信号的放大、滤波、包络检波、检波后的脉冲基带信号放大驱动，实现电路的高度集成和芯片工作模式配置及性能指标的优化。
“芯片的小型化，让我们可以开发出手机、智能手表在内的一系列更小的智能终端，以构建一个面向普通用户使用的精确定位环境。”严炜说，如今可以将芯片直接植入手机，服务器发送指令后，定位系统中所有信号发生器(基站)同步发射UWB定位信号，手机终端接收信号，在4G、5G这样的通讯环境中，利用手机强大的硬件资源和计算能力进行解算，获得精确坐标。严炜认为，UWB定位芯片将原来仅用于室外的移动终端引入到室内，让高精度定位实现广域、全域的覆盖。
UWB定位芯片精度更高、功耗更小
严炜表示，芯片取代分离器件的电路后，电路的噪音以及加工的偏差得到控制，使系统各项核心指标都得到极大提高，综合体现在精度和刷新率上，如今，定位精度由原来的±10厘米提高到±5厘米，刷新率由原来的8000Hz成倍提高到12000Hz以上。
“UWB定位技术的芯片化，也使得系统在低功耗的工作模式下，只会达到微瓦级的功耗，极大降低了之前搭建分离电路所带来的额外功率损耗，延长了终端应用的待机时间和工作时间，让UWB室内定位技术可以更好地服务于移动终端和C端用户。”严炜总结道。