一、引言
在工商業(yè)領(lǐng)域，室內(nèi)環(huán)境下對(duì)人員、資產(chǎn)和設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)定位的需求愈發(fā)迫切。無(wú)論是大型倉(cāng)儲(chǔ)物流中心高效的貨物管理，還是復(fù)雜工業(yè)制造車間的精細(xì)化生產(chǎn)調(diào)度，精準(zhǔn)的室內(nèi)定位技術(shù)都能極大地提升運(yùn)營(yíng)效率、增強(qiáng)安全性并優(yōu)化資源配置。超寬帶（Ultra-Wideband，UWB）技術(shù)作為室內(nèi)定位領(lǐng)域的新興力量，憑借其獨(dú)特的技術(shù)特性，正逐漸成為解決工商業(yè)室內(nèi)定位難題的關(guān)鍵技術(shù)手段，為行業(yè)帶來(lái)新的變革與發(fā)展機(jī)遇。

 

二、UWB 技術(shù)概述

 

（一）UWB 技術(shù)原理
UWB 技術(shù)是一種無(wú)載波通信技術(shù)，它通過(guò)發(fā)送和接收納秒級(jí)甚至皮秒級(jí)的非正弦波窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù) 。這些窄脈沖具有極寬的帶寬，通常在數(shù) GHz 以上。與傳統(tǒng)的基于載波的通信技術(shù)不同，UWB 技術(shù)利用脈沖的時(shí)間特性進(jìn)行信號(hào)傳輸和處理。在定位應(yīng)用中，UWB 系統(tǒng)主要通過(guò)測(cè)量信號(hào)在發(fā)射端和接收端之間的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算距離。常見(jiàn)的定位算法包括基于到達(dá)時(shí)間（Time of Arrival，TOA）、到達(dá)時(shí)間差（Time Difference of Arrival，TDOA）以及雙向到達(dá)時(shí)間（Two-Way Time of Arrival，TW-TOA）等。例如，基于 TOA 的算法，通過(guò)精確測(cè)量脈沖信號(hào)從標(biāo)簽（定位對(duì)象）發(fā)射到基站接收的時(shí)間，結(jié)合信號(hào)傳播速度（光速），可以計(jì)算出標(biāo)簽與基站之間的距離。多個(gè)基站與標(biāo)簽之間的距離數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)特定的幾何算法計(jì)算，就能確定標(biāo)簽在空間中的位置坐標(biāo)。

 

（二）UWB 技術(shù)特性
高精度定位：UWB 技術(shù)最顯著的優(yōu)勢(shì)之一就是其極高的定位精度。由于窄脈沖信號(hào)具有良好的時(shí)間分辨率，能夠精確測(cè)量信號(hào)傳播時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度。在理想環(huán)境下，UWB 定位精度可達(dá) 10 厘米以內(nèi)，這是其他常見(jiàn)室內(nèi)定位技術(shù)如 Wi-Fi（精度一般在 5-15 米）、藍(lán)牙（精度通常在 1-2 米）難以企及的 。這種高精度使得 UWB 技術(shù)在對(duì)定位精度要求苛刻的工商業(yè)場(chǎng)景中具有巨大的應(yīng)用潛力。
強(qiáng)抗干擾能力：UWB 信號(hào)的功率譜密度極低，信號(hào)能量分布在極寬的頻帶上，這使得其對(duì)其他無(wú)線通信系統(tǒng)的干擾極小，同時(shí)自身也具備很強(qiáng)的抗干擾能力。在復(fù)雜的工商業(yè)室內(nèi)環(huán)境中，往往存在多種無(wú)線信號(hào)，如 Wi-Fi 信號(hào)用于網(wǎng)絡(luò)通信、藍(lán)牙信號(hào)用于設(shè)備連接等，UWB 技術(shù)能夠在這樣的多信號(hào)環(huán)境中穩(wěn)定工作，不受其他信號(hào)的干擾，保證定位的準(zhǔn)確性和可靠性。
良好的穿透性：UWB 信號(hào)具有一定的穿透能力，能夠穿透墻壁、木板、塑料等常見(jiàn)障礙物。雖然其穿透能力不如一些低頻信號(hào)，但在室內(nèi)環(huán)境中，對(duì)于大多數(shù)非承重墻和部分較薄的承重墻，UWB 信號(hào)可以較好地穿透，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同房間或區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的定位。這一特性使得在復(fù)雜的室內(nèi)布局中，無(wú)需為每個(gè)房間單獨(dú)部署大量的定位設(shè)備，減少了設(shè)備部署成本和復(fù)雜度。
低功耗：UWB 模塊在工作時(shí)采用短脈沖傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)射功率較低，通常在 1mW 以下 。這種低功耗特性使得搭載 UWB 標(biāo)簽的設(shè)備，如人員佩戴的定位標(biāo)簽、資產(chǎn)上附著的定位標(biāo)簽等，可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作，無(wú)需頻繁更換電池或充電，降低了使用成本和維護(hù)難度，尤其適用于需要長(zhǎng)期實(shí)時(shí)定位的工商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景。

 

三、UWB 技術(shù)在工商業(yè)室內(nèi)定位的應(yīng)用場(chǎng)景

 

（一）倉(cāng)儲(chǔ)物流
貨物精準(zhǔn)定位與庫(kù)存管理：在大型倉(cāng)儲(chǔ)物流中心，貨物種類繁多、存儲(chǔ)量大，傳統(tǒng)的庫(kù)存管理方式往往依賴人工盤點(diǎn)和記錄，效率低下且容易出錯(cuò)。引入 UWB 室內(nèi)定位技術(shù)后，在每個(gè)貨物托盤或貨架上安裝 UWB 標(biāo)簽，在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)合理部署 UWB 基站。通過(guò) UWB 系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)精確地獲取每個(gè)貨物的位置信息。工作人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)快速查詢到特定貨物的存儲(chǔ)位置，極大地縮短了貨物查找時(shí)間。同時(shí)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)更新庫(kù)存貨物的位置變動(dòng)情況，自動(dòng)完成庫(kù)存盤點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握庫(kù)存數(shù)量，避免了貨物的積壓或缺貨現(xiàn)象，提高了庫(kù)存管理的效率和準(zhǔn)確性。例如，某大型電商的倉(cāng)儲(chǔ)中心，在采用 UWB 定位技術(shù)后，貨物查找時(shí)間縮短了 70%，庫(kù)存盤點(diǎn)準(zhǔn)確率從原來(lái)的 85% 提升至 98%。
叉車等物流設(shè)備的調(diào)度與管理：倉(cāng)儲(chǔ)物流中心內(nèi)，叉車等物流設(shè)備的高效運(yùn)行對(duì)于整體物流效率至關(guān)重要。利用 UWB 技術(shù)為叉車安裝定位標(biāo)簽，結(jié)合基站實(shí)時(shí)定位，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)叉車的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。管理人員可以通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解每輛叉車的位置、行駛軌跡和運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)任務(wù)分配不均衡時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)化叉車的行駛路徑，避免叉車之間的碰撞和擁堵，提高物流設(shè)備的運(yùn)行效率。通過(guò) UWB 技術(shù)的應(yīng)用，物流設(shè)備的利用率可提高 30% 以上，物流作業(yè)的整體效率提升顯著。
人員定位與安全管理：倉(cāng)庫(kù)內(nèi)人員眾多，工作區(qū)域復(fù)雜，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)給工作人員配備 UWB 定位標(biāo)簽，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤人員位置。在一些危險(xiǎn)區(qū)域，如貨物堆放高處下方、叉車作業(yè)頻繁區(qū)域等，設(shè)置電子圍欄。當(dāng)人員誤入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)立即發(fā)出警報(bào)，提醒人員和管理人員注意安全，有效預(yù)防安全事故的發(fā)生。同時(shí)，在發(fā)生緊急情況時(shí)，如火災(zāi)、地震等，管理人員可以通過(guò)定位系統(tǒng)快速掌握所有人員的位置，制定合理的疏散方案，提高應(yīng)急救援的效率，保障人員生命安全。

 

（二）工業(yè)制造
生產(chǎn)過(guò)程精細(xì)化管理：在工業(yè)制造車間，生產(chǎn)流程復(fù)雜，涉及眾多設(shè)備、零部件和工作人員。UWB 室內(nèi)定位技術(shù)可以為每個(gè)在制品、生產(chǎn)設(shè)備和員工配備定位標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)精確定位，能夠?qū)崟r(shí)掌握每個(gè)在制品在生產(chǎn)線上的位置和狀態(tài)，了解生產(chǎn)進(jìn)度。當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸或設(shè)備故障時(shí)，管理人員可以迅速定位問(wèn)題所在，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整和維修，減少生產(chǎn)停滯時(shí)間。例如，在汽車制造車間，UWB 定位技術(shù)可以精確跟蹤汽車零部件在生產(chǎn)線上的裝配位置，確保裝配順序和工藝的準(zhǔn)確性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
設(shè)備維護(hù)與巡檢優(yōu)化：工業(yè)制造中的大型設(shè)備價(jià)格昂貴，設(shè)備的正常運(yùn)行對(duì)于生產(chǎn)至關(guān)重要。利用 UWB 技術(shù)可以對(duì)設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行定位，結(jié)合設(shè)備管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備巡檢的智能化。預(yù)先為巡檢人員規(guī)劃巡檢路線，當(dāng)巡檢人員佩戴 UWB 標(biāo)簽接近需要巡檢的設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提醒工作人員進(jìn)行相應(yīng)的檢查操作，并記錄巡檢時(shí)間和設(shè)備狀態(tài)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，結(jié)合設(shè)備位置信息，能夠提前預(yù)測(cè)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，及時(shí)安排維護(hù)，避免設(shè)備突發(fā)故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，降低設(shè)備維護(hù)成本，提高設(shè)備的使用壽命和生產(chǎn)穩(wěn)定性。
智能倉(cāng)儲(chǔ)與物料配送：工業(yè)制造企業(yè)內(nèi)部的倉(cāng)儲(chǔ)和物料配送環(huán)節(jié)同樣需要高效的管理。與倉(cāng)儲(chǔ)物流類似，UWB 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原材料、零部件等物料的精準(zhǔn)定位和庫(kù)存管理。在物料配送過(guò)程中，根據(jù)生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)需求，通過(guò) UWB 定位系統(tǒng)精確調(diào)度配送車輛或 AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車），將所需物料快速、準(zhǔn)確地送達(dá)指定生產(chǎn)工位，實(shí)現(xiàn)物料配送的智能化和自動(dòng)化，減少物料配送時(shí)間，提高生產(chǎn)的連續(xù)性和流暢性。

 

（三）商業(yè)場(chǎng)所
商場(chǎng)導(dǎo)航與顧客服務(wù)優(yōu)化：在大型商場(chǎng)中，顧客常常面臨找不到店鋪、商品區(qū)域的困擾。采用 UWB 室內(nèi)定位技術(shù)，商場(chǎng)可以為顧客提供精準(zhǔn)的室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)。顧客在手機(jī)上安裝商場(chǎng)應(yīng)用程序，通過(guò)與商場(chǎng)內(nèi)的 UWB 基站交互，能夠?qū)崟r(shí)獲取自己在商場(chǎng)內(nèi)的精確位置，并規(guī)劃前往目標(biāo)店鋪或服務(wù)區(qū)域的最佳路線。同時(shí)，商場(chǎng)可以根據(jù)顧客的位置信息，推送個(gè)性化的促銷信息、優(yōu)惠券等，提高顧客的購(gòu)物體驗(yàn)和商場(chǎng)的營(yíng)銷效果。例如，當(dāng)顧客靠近某品牌店鋪時(shí)，手機(jī)自動(dòng)收到該店鋪的最新折扣信息，吸引顧客進(jìn)店消費(fèi)。
員工管理與運(yùn)營(yíng)效率提升：商場(chǎng)內(nèi)員工眾多，工作崗位分散，包括導(dǎo)購(gòu)員、收銀員、后勤人員等。通過(guò)為員工配備 UWB 定位標(biāo)簽，商場(chǎng)管理者可以實(shí)時(shí)了解員工的工作位置和狀態(tài)，合理進(jìn)行人員調(diào)度。當(dāng)某區(qū)域顧客流量較大，需要增加導(dǎo)購(gòu)員時(shí)，能夠及時(shí)通知附近的員工前往支援。同時(shí)，通過(guò)對(duì)員工工作軌跡的分析，評(píng)估員工的工作效率和服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化員工工作流程，提高商場(chǎng)的整體運(yùn)營(yíng)效率。
資產(chǎn)安全管理：商場(chǎng)內(nèi)陳列著大量的商品和貴重資產(chǎn)，防止商品被盜和資產(chǎn)丟失是商場(chǎng)管理的重要任務(wù)。在貴重商品上安裝 UWB 標(biāo)簽，當(dāng)商品離開(kāi)指定區(qū)域或被非法移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)立即發(fā)出警報(bào)，通知安保人員進(jìn)行處理，有效保障商場(chǎng)資產(chǎn)的安全。此外，對(duì)于商場(chǎng)內(nèi)的公共設(shè)施，如照明設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等，通過(guò) UWB 定位技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其位置和運(yùn)行狀態(tài)，便于及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和管理。