超寬帶（UWB）技術被廣泛認為是實現位置、距離和方向精確、安全、實時測量的最佳測距技術。除此之外，UWB還能作為雷達技術實現環境感知。與測距功能相似，UWB雷達利用 UWB極寬的500MHz帶寬和極短的2納秒脈沖，對物體和人員實現高精度探測。

但與測距不同的是，UWB 雷達無需兩臺設備通信，僅需單個設備即可捕獲信號反射（見圖1）。因此，它作為一種低成本、低功耗的解決方案，結合全向天線，可以達成360°視場內的運動檢測，實現全面區域監控，且覆蓋盲區極小。此外，UWB測距和雷達功能可以結合使用，以實現多種功能，例如存在感測并隨后進行安全認證。

圖1，超寬帶測距與感測對比

UWB 雷達如何精確感測

UWB感測的“魔法”在于雷達在傳輸脈沖的同時接收來自物體和人員的多徑信號反射。這些估算的信道脈沖響應（CIR）隨后由先進的雷達算法處理；不僅能檢測運動，還可以估算距離和位置（見圖2）。UWB 雷達具有很高的抗干擾性，即使在密集多徑和多無線電環境中也能提供可靠性能，而其它感測技術在此類環境下可能會遇到困難。

圖2，UWB 雷達發射并同時接收多徑信號反射

UWB 雷達的新穎之處在于，可以配置關鍵的雷達參數以權衡范圍、功耗和覆蓋范圍。每次雷達掃描收集的樣本越多，檢測范圍就越遠——從幾厘米到幾米不等。此外，如果以更高的速率重復發射雷達幀，雖然會以更高的功耗為代價，但能獲得更準確的位置估算。

即便是范圍為幾米以內的存在檢測使用案例中，UWB 雷達的功耗也不超過10mW，這使其成為用于便攜式設備的理想低功耗技術，延長了電池壽命并減少了頻繁充電的需求。此外，UWB雷達監測生命體征或識別手勢的能力，為用戶與智能設備的交互開辟了新途徑。通過檢測微小動作和特定手勢，它促進了直觀且免觸摸的控制界面。這在醫療和汽車應用中尤為實用，因為非接觸式交互提高了安全性、保密性和便利性。總的來說，UWB雷達的多功能性加上小于 10厘米的精細測距精度，使其成為一種引人注目的強大解決方案，能夠在廣泛的應用中提供精確、可靠和節能的性能。

與其它傳感技術的對比

如將UWB雷達與被動紅外（PIR）傳感器等其他技術進行評估時，幾個關鍵差異凸顯了UWB的優勢。PIR傳感器常用于運動檢測，但僅當傳感器具有清晰的視線（LOS）時才有效。它們的視野有限，且對溫度變化、灰塵和強光等環境因素敏感。相比之下，UWB雷達在視線和非視線（NLOS）條件下都能有效工作，能夠穿透墻壁，并在具有挑戰性的環境條件下保持準確性和分辨率。這些特性使UWB成為眾多應用場景中極具靈活性和多功能性的解決方案。

與60GHz毫米波（mmWave）雷達相比，UWB雷達提供了一系列不同的優勢。雖然毫米波雷達在特定用例中（如基于安全攝像頭的存在檢測或智能恒溫器）很有效，但它通常功耗更大，實施更復雜，且解決方案成本更高。與之相反，UWB雷達功耗更低，實施更簡單且成本效益高，因而成為60GHz毫米波雷達的可行替代方案；尤其適用于短距離雷達應用。

表1，UWB 雷達與 PIR 和毫米波雷達的比較

需要記住的一個要點是，根據應用的不同，每種傳感技術都有其獨特的優勢；例如，PIR傳感器在簡單環境中的基本運動檢測方面表現出色，而毫米波雷達在要求高精度傳感或高分辨率成像的場合中很有價值。當應對多種需求，并需要精確性和多功能性的場合，如感測與精細測距的結合時，UWB雷達則表現出色。

UWB 感測雷達重塑不同市場

UWB雷達技術重新定義了消費、企業和汽車市場中的傳感應用。通過將UWB的高精度雷達功能與精細測距相結合，該技術不僅實現了存在檢測，還實現了高精度距離測量，解鎖了一系列創新且無縫的用戶體驗。展示了UWB雷達的核心傳感功能；這些功能可以單獨部署或與精細測距相結合，以增強安全性、自動化和交互性。以下部分將探討UWB雷達如何在這些市場中推動變革，提供傳統傳感技術無法實現的先進功能和用戶體驗提升。

智能空間和生態系統

通過實現高精度存在檢測和運動監測，UWB雷達重新定義了我們與智能空間的交互方式。與依賴常開式攝像頭的傳統安全系統不同，UWB雷達在優先考慮隱私的同時，提供了一種保持安全性和功能性的替代方案。無需持續監控，UWB雷達可以檢測人員的存在和移動，僅在必要時激活家庭攝像頭或完全消除對其需求。這種方法降低了未經授權訪問安全攝像頭等的網絡安全風險，同時確保了全面監控。

除了安全之外，UWB雷達還提高了智能家居環境的適應性。它可以區分人員和無生命物體，以減少誤報，實現反應更靈敏的自動化。燈光、氣候控制和其它智能系統可以根據占用情況動態調整，以提高便利性和能源效率。此外，UWB雷達的手勢識別功能可以實現對廚房水龍頭、垃圾桶甚至娛樂系統等電器的免觸摸控制，進一步提高家庭中的便利性和衛生水平。

在企業環境中，將UWB雷達嵌入天花板安裝的Wi-Fi企業接入點（EAP）或條形攝像頭中，可以實現精確的占用感測。當與人工智能（AI）和成像系統相結合時，它有助于企業通過跟蹤房間中的人數來優化工作空間利用率。借助這種數據驅動的方法，企業不僅能夠通過調節HVAC系統和照明設施提高能源利用效率，還能更有效地管理會議室預訂，進而提高整體運營效率。通過集成UWB雷達，企業可以創建更安全、更高效的辦公環境，同時不犧牲安全性或隱私。

健康與保健

UWB雷達無需物理接觸即可監測生命體征的能力有可能徹底改變臨床和家庭環境中的患者護理。其高精度使其能夠檢測到與呼吸和心率相關的細微動作，成為新生兒監護、老年人護理和遠程患者觀察的理想解決方案。這種非侵入式方法提高了患者的舒適度，同時確保了連續、可靠的健康跟蹤。

此外，即使患者被毯子、床上用品或衣物覆蓋，UWB雷達也能有效工作，提供不間斷的監測，而無需直接接觸皮膚。這在重癥監護病房中尤為重要，因為在那里，盡可能減少對患者的干擾至關重要；亦或在家庭醫療場景中，隱蔽、被動的監測可提高生活質量。此外，其穿透物理障礙進行感測的卓越能力，使其成為一種強大的監測手段，特別適用于隔離病房內的患者，或是在那些傳統監測設備難以發揮作用的環境。

無縫訪問與控制

UWB雷達在門禁控制方面同樣表現出色，提供穩健、安全的身份識別與認證解決方案。在辦公室、倉庫或企業環境中，UWB雷達通過檢測個體的存在與移動來增強門禁控制系統，并結合UWB精細測距技術安全地驗證其身份。同樣的UWB芯片可與支持UWB的門禁卡、智能手表或智能手機進行交互，以確認身份并授予安全訪問權限。在金融、科研及數據中心等安全要求嚴格的行業中，這一功能尤為必要。

除傳統門禁控制外，UWB雷達的手勢識別能力還為企業環境引入了交互的新維度。想象一下，員工只需簡單揮手即可控制會議室顯示屏，減少了對公用表面的物理接觸。展望未來，配備UWB雷達的計算機能夠通過細微的姿勢識別出員工的壓力或疲勞程度，使工作場所能夠開發出更智能、響應更迅速的健康解決方案，同時避免過度監控。

車輛安全與信息娛樂

UWB雷達通過實現高精度、實時檢測能力，推動車輛安全與便捷性的進步。其最關鍵的應用之一是歐洲NCAP所規定的兒童存在檢測（CPD）；其檢測車輛內是否存在遺留的嬰兒，以防止悲劇的發生。UWB雷達可通過監測微弱的呼吸和心率運動，在生命面臨危險時向看護者或相關部門發送即時警報。隨著汽車變得更加智能和互聯，UWB雷達也為下一代智能內飾鋪平了道路。未來的應用可能包括基于手勢的控制，使駕駛員能夠利用簡單的手勢動作調整信息娛樂系統、氣候設置或導航界面。這不僅提升了便利性，還最大限度地避免駕駛員分心，進一步促進更安全的駕駛體驗。

未來展望與創新

UWB雷達的多功能性、可靠性和精確度重新定義了傳感技術的可能性，為更智能、更安全、更直觀的環境鋪平了道路。較寬的帶寬和較短的脈沖特性賦予其獨特的感測能力，使之成為需要精確和準確定位應用的最佳選擇。

UWB雷達的未來潛力無限，具有低功耗、高性能以及將傳感和測距功能融于一體的非凡能力。隨著算法的進步以及邊緣AI和機器學習集成的持續發展，UWB雷達將進化為更加強大的精確和自適應感測工具。無論是在提升汽車安全性、構建無接觸醫療解決方案，還是提高企業環境效率方面，UWB雷達實現無縫交互的潛力不容置疑。