先說答案：無法取代，一個是通信為主，一個是定位為主。即使是定位，UWB也不一定能取代，因?yàn)轶w量臨界點(diǎn)很難達(dá)到。下面是一些我的一家之言，供參考～
一、前世：UWB概述
超寬帶（Ultra Wide-Band，UWB）: 超過中心頻率 20%的相對帶寬，或擁有 500MHz 以上的絕對帶寬。通常UWB指的是脈沖無線電超帶寬（Impulse Radio Ultra-Wideband ，IR-UWB) 。
UWB不是新東西，相反，它是最早的無線通信方式。早期主要用于面向B端的高精度定位，自19年蘋果發(fā)布支持UWB的iPhone11后，面向C端的應(yīng)用吸引了手機(jī)廠商和汽車廠商的關(guān)注。
2004年以前，IEEE 802.15.3a致力于基于UWB的10米范圍內(nèi)的無線高速數(shù)據(jù)傳輸。2004年，IEEE成立802.15.4a工作組開發(fā)UWB物理層標(biāo)準(zhǔn)，將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向高精度定位。FCC為UWB分配了3.1-10.6GHZ共7.5GHZ頻帶，但嚴(yán)格限定UWB輻射功率功率為 -14dBm。
UWB定位芯片行業(yè)老大是Decawave ，國內(nèi)如精位科技也等推出UWB芯片。半導(dǎo)體公司NXP有全場景的UWB芯片，三星就是用的他們的芯片。蘋果用的是自研的U1芯片。Decawave是目前全球最大的UWB定位芯片廠家，Decawave擁有從芯片的開發(fā)套件各種產(chǎn)品，而且很便宜，試用成本低。
二、UWB定位技術(shù)
UWB定位基礎(chǔ)是ToF/ToA測距。單純的TOF算法有一個比較嚴(yán)格的約束：發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備必須始終同步。這是一個比較棘手的問題，但是一種Double-sided Two-way Ranging的算法巧妙的避開了這個問題，它既利用了TOF測距的優(yōu)良特點(diǎn)，同時又極大的去除了TOF的同步問題，從而為TOF的實(shí)用化掃清了道路。
UWB定位的另一個基礎(chǔ)是利用AOA和AOD測角。需要有至少兩根天線，距離為d，當(dāng)電磁波發(fā)射過來時，兩根天線具有一個光程差。而學(xué)過電磁波原理的人都知道，知道相位差就能知道光程差，知道光程差與天線距離，就能算出夾角。因此，通過測量兩個波的相位差就可以得到夾角。這就是測角的原理。
通過測角的定位原理是：已知2個或以上基站的位置，加上AoA/AoD 測量的角度，即可確定終端的位置。通過測距的定位原理是：基于ToF計算3個或以上基站到終端的距離，即可確定終端的位置。那么，如果基站只有一個怎么辦呢？我們通常是通過天線陣列來搞定。
三點(diǎn)測距定位是有缺陷的，因?yàn)樗枰獪y量TOF，需要基站和終端之間的同步。因此，業(yè)界通常采用的是另一種方法，叫TDOA。通過測量出兩個不同基站與終端的傳輸時延差來進(jìn)行定位，每個基站對應(yīng)一條雙曲線，雙曲線的交點(diǎn)就是目標(biāo)點(diǎn)。因?yàn)榛镜奈恢檬枪潭ǖ模局g進(jìn)行同步與基站和移動終端之間進(jìn)行同步要容易實(shí)現(xiàn)得多。
上述討論的主要是絕對定位，接下來討論相對定位技術(shù)的應(yīng)用。UWB相對定位的原理是一個設(shè)備帶有兩個天線，通過基于到達(dá)相位差的AoA測量角度，通過基于ToF的SS-TWR測距測量距離。結(jié)合兩個設(shè)備之間的相對距離和方位角，可計算兩個設(shè)備的相對位置。優(yōu)點(diǎn)是部署簡單，無需要部署額外基站。
UWB納秒級窄脈沖和低占空比，使UWB可以實(shí)現(xiàn)cm級定位精度，這就是UWB在定位方面相比其它所有非脈沖通信的優(yōu)勢。UWB天然具有更高的安全性，其使用測量時延的方式而非信號強(qiáng)度的方式，可以有效防止中繼攻擊。Decawave做過一個多種定位技術(shù)的對比。對比結(jié)果表明，UWB在精度和可靠性上都優(yōu)于其它技術(shù)，同時，也在安全性、時延、可擴(kuò)展性和功耗上具有明顯優(yōu)勢。（筆者進(jìn)行過實(shí)測，iPhone 11 UWB最大感知距離60m，藍(lán)牙最大感知距離95m。）
注意到，鑒于業(yè)界對新生的藍(lán)牙5.1定位技術(shù)呼聲很大，有必要對UWB和藍(lán)牙5.1做一個對比總結(jié)。筆者的觀點(diǎn)是，UWB有五勝。
第一，專用的系統(tǒng)的優(yōu)勢會更加明顯。就像如果明知道有勺子這種東西，還要用叉子喝湯，那就沒必要了。所以從定位技術(shù)上，UWB勝。
第二，在房間里說話，回音就是信號反射。如果有多個回音，可能就很難區(qū)分。這就是多徑效應(yīng)。UWB的短脈沖和低占空比，反射不易疊加，可精確區(qū)分。這一點(diǎn)上，也是UWB勝。
第三，測量原理上，前面說過，UWB更精確。
第四，信號強(qiáng)度距離的平方負(fù)相關(guān)，誤差大。藍(lán)牙的測距只能叫評估，不能叫測量。評估遠(yuǎn)還是近，但無法明確指出是幾點(diǎn)幾米。舉個例子，假設(shè)測角誤差為5度，若兩個設(shè)備相距10米，則定位偏差為1.8m左右，但若是相距50m，定位偏差則可能高達(dá)8.87m。這是因?yàn)榻嵌却_定后，形成的是一個錐形，錐形越長，開口越大。這里我沒畫圖，大家想象一下？
第五，技術(shù)成熟度上，筆者反倒認(rèn)為UWB比5.1定位的軟硬件要更加成熟，至少我們現(xiàn)在看到了UWB成熟的產(chǎn)品。
三、UWB數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
UWB高速數(shù)據(jù)傳輸，主要遵循04年以前的802.15.3規(guī)范，本來想打造無線個人局域網(wǎng)絡(luò)，Intel和三星都非常積極，但是在Wi-Fi 5/6的出現(xiàn)后，優(yōu)勢不再明顯。后面標(biāo)準(zhǔn)也沒定下來，產(chǎn)業(yè)也沒跟上去，就黃掉了。
現(xiàn)在，演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)是802.15.4規(guī)范下的UWB低速數(shù)據(jù)傳輸，主要服務(wù)于精準(zhǔn)定位和安全通信。筆者查了802.15.4規(guī)范的演進(jìn)歷史，它的主要演進(jìn)方向?yàn)榫_性、數(shù)據(jù)速率和安全性三個方面。
在點(diǎn)對點(diǎn)安全傳輸方面，UWB相比NFC感知范圍廣、傳輸速率高、防中繼攻擊能力強(qiáng)；相比Wi-Fi更適用于低速率、密集終端的惡劣環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸。我們不說UWB要替換NFC，UWB的精確測距前提下，UWB完全可以作為NFC的一種輔助模式存在，提高用戶交互體驗(yàn)。
另外，筆者也了解到，當(dāng)前高速數(shù)據(jù)傳輸主要集中在更高的頻譜和更復(fù)雜的調(diào)制方式等方面，脈沖UWB并不在考慮范疇。
四、今生：UWB應(yīng)用場景
隨著移動設(shè)備使能UWB，UWB應(yīng)用場景從標(biāo)簽與固定基站之間交互，逐步演化為基于相對定位的移動設(shè)備與固定基站/移動設(shè)備之間交互。下面簡單通過一些場景舉例讓大家有個直觀感受。
對于智慧門禁，安全性的關(guān)鍵在于證明“人與憑證都在”。證明“人在這里”，與憑證同等重要。業(yè)界多結(jié)合多種技術(shù)一起使用，例如使用藍(lán)牙進(jìn)行設(shè)備發(fā)現(xiàn)，UWB 則用于精準(zhǔn)定位，而 NFC 則是用于手機(jī)沒電情況下的備用進(jìn)入手段。UWB是輔助手段，傳統(tǒng)手段應(yīng)該繼續(xù)存在！
另一個場景是定位服務(wù)，有傳統(tǒng)的定位，也可利用UWB定位來做鏡頭跟蹤，也可以用在就近配對場景中。例如，耳機(jī)與電腦配對，當(dāng)來了電話，把手機(jī)拿過來，耳機(jī)自動與手機(jī)配對UWB還可以用于精準(zhǔn)離線尋人找物。這是一整套解決方案，這里不展開講，簡單來說，就是手機(jī)不聯(lián)網(wǎng)，也可以通過第三方的手機(jī)獲得GPS定位粗略位置，然后，再結(jié)合AR，通過UWB獲取設(shè)備精確位置。感興趣的同學(xué)可以參考蘋果最新發(fā)布的AirTag。
UWB還可以催生出一些有意思的新型交互方式。例如在屏幕上滑動后，與軌跡方向的設(shè)備進(jìn)行交互。指向性交互的模式也是類似的。
UWB相對定位在互動游戲中可以有很多有意思的應(yīng)用。例如兩人各自通過一個滑塊將移動的小球打到另一個設(shè)備的屏幕上，也可以進(jìn)行多人AR對戰(zhàn)，或者重新定位多屏互動。
當(dāng)前各大終端廠商都在UWB方面已開始有部分應(yīng)用。總結(jié)起來，主要場景為無感數(shù)字鑰匙、指向性交互、尋人找物等，對于手機(jī)公司來說，UWB 未來可能成為像藍(lán)牙、GPS 一樣的標(biāo)配。
在開放平臺方面，蘋果開放了Nearby Interaction，支持蘋果設(shè)備之間的測距和測角。另外，值得一提的是，測角是有視野的概念的，目前iPhone的測角“視野”與廣角攝像頭視野差不多，另外手機(jī)放置的方式在實(shí)際使用時都有限制。AOSP已merge UWB測距測角代碼commits，但仍然在開發(fā)中，不一定能夠在Android 12發(fā)布之前完成。AOSP UWB 測距測角 API遵循IEEE 802.15.4z，兼容多種硬件配置。總結(jié)起來，就是未來UWB的軟硬件配套會越來越完善。
五、未來：思考和總結(jié)
最后是一些關(guān)于UWB相對定位前景思考。我們知道，基本上所有智能手機(jī)都支持Bluetooth和Wi-Fi，但NFC并不是。UWB至少需要像NFC一樣規(guī)模的部署。另外，還需要有殺手級的應(yīng)用。
本文僅為本人一家之言，歡迎一起探討。
本文觀點(diǎn)總結(jié)為以下四點(diǎn)：
（1）UWB相對定位是UWB技術(shù)的第二春
（2）如果定位需求可靠性、穩(wěn)定性、精確性和可重現(xiàn)性，UWB相比藍(lán)牙5.1更具優(yōu)勢
（3）UWB低速數(shù)據(jù)傳輸而非高速數(shù)據(jù)傳輸
（4）UWB還有比較長的路要走，至少需要像NFC一樣規(guī)模的部署。另外，還需要有殺手級的應(yīng)用
