2025年中国高精度定位技术总结分析(上篇)

一、简言

随着物联网(IoT)产业向人工智能物联网(AIoT)的深刻演进,数据的价值被提升到前所未有的战略高度。在众多数据维度中,位置数据是连接物理世界与数字世界的基石。理论上,所有AIoT设备都存在被定位的需求,其大规模应用的唯一制约在于实现该功能的投入产出比(ROI)。

当前,高精度定位技术领域呈现出“各家争相,各有特色”的复杂格局。
这种多元技术路线并存的局面,根植于三大现实背景:

  1. 技术流派众多:实现米级、分米级、厘米级定位指标的技术路径多样,UWB、蓝牙、星闪、5G、音频、地磁等技术同台竞技。
  2. 物理环境复杂:应用场景的层高、空旷度、墙体密度、金属干扰等因素千差万别,需要不同技术特点的产品适配,以达到最佳性价比。
  3. 应用场景碎片化:尤其在B端市场(企业级市场),每一栋建筑、每一个工厂都有不同的业主和需求,难以形成统一标准,更加依赖于具体业务场景;而在C端市场(消费市场),则受制于不同技术阵营与生态利益的博弈,多样化无法统一标准。

主流高精度定位技术性能对比一览表

技术名称定位原理定位精度主要特点
UWB飞行时间(ToF)、到达时间差(TDoA)、到达角(AoA)厘米级精度最高、容量大、时延低,兼具雷达感知与高带宽通信潜力
蓝牙 AoA/AoD信号到达角/出发角亚米级 (一般<3°)精度较高,单基站可定位,但基站成本高,部署复杂
蓝牙 CS相位测距(PBR) + 往返时间(RTT)0.5米蓝牙6.0新技术,精度与稳定性大幅提升,但功耗增加
5G 定位飞行时间、到达角等分米级 ~ 亚米级复用5G通信网络,室内外一张网,潜力大但处于早期阶段
室内北斗(伪卫星)模拟卫星信号飞行时间分米级实现室内外无缝定位,终端无需改动,特别适用于隧道等场景
声波定位声波飞行时间(ToF/TDoA)分米级 (0.5-1m)终端(手机)普及率高,基站成本低,部署维护方便
地磁定位地磁场指纹匹配分米级 (0.5-1m)无需部署基础设施,抗干扰性强,尤其适合强金属环境
蓝牙 RSSI信号强度三边定位1-3米成本与功耗极低,生态完善,是目前应用最广的定位技术
Wi-Fi 定位信号强度指纹匹配1-3米利用现有Wi-Fi基础设施,成本低,精度可用于某些场景

二、UWB定位技术

2.1 技术发展脉络与核心能力

超宽带(UWB)技术是一种利用纳秒至微秒级非正弦波窄脉冲传输数据的无载波通信技术。其现代发展始于20世纪60年代,早期主要用于雷达系统。2002年,美国FCC开放3.1-10.6GHz频段用于民用通信,标志着UWB进入民用无线通信领域。中国于2008年发布自己的UWB频谱规划,并在2024年由工信部最新规定,国内UWB使用频段为7163-8812MHz

UWB技术之所以在高精度定位领域脱颖而出,源于其三大核心功能构成的“铁三角”:

UWB技术三大功能矩阵

用途技术特点典型应用场景
定位精度高(厘米级)、容量大、时延低、安全性好人员定位(矿井、化工、公检法司)、资产追踪(仓储、制造)、电子围栏
雷达空间分辨率高,具备穿透性和目标识别能力活体检测(车内)、生命体征监测、手势识别、障碍物探测(脚踢雷达)
通信带宽高(几百Mbps)、传输距离可达百米、安全性高(似白噪声)家庭多媒体视频传输、无线支付安全层、设备间高速数据共享
2.2 定位原理与系统架构

UWB定位主要基于三种算法模式,可根据场景灵活选用或组合使用:

  • ToF(到达时间):测量标签与多个基站间信号的传播时间,通过三边定位计算位置。
  • TDoA(到达时间差):要求基站间高精度时间同步,标签发送广播信号,各基站记录到达时间差进行解算。同步方式分有线(精度高、成本高)和无线(部署简便、成本较低)。
  • AoA(到达角):通过阵列天线测量信号相位差来计算信号方向,通常不单独使用,而与ToF/TDoA结合提升精度或实现单基站定位。

产业链的成熟始于UWB定位芯片的标准化。早期方案采用分立器件,稳定性差、产业规模小。芯片出现后,技术壁垒环节得以标准化,刺激了大量企业涌入进行二次开发和应用拓展,形成了从上游芯片、中游硬件与方案、到下游应用的完整产业链。


三、UWB产业生态系统

3.1 产业链上游:芯片阵营格局剧变

UWB芯片是产业最核心的环节,近年来格局发生翻天覆地的变化:

  1. 国际巨头涌入与整合:苹果(U1/U2)、三星、NXP、高通等巨头产品已实现千万级出货;同时,行业发生重要并购(如Qorvo收购Decawave)。
  2. 国产芯片军团崛起:一批国产UWB芯片企业已实现产品量产,正从技术验证迈向市场拓展的关键阶段。国产化替代在政策驱动领域(如煤矿)尤为迅速。
3.2 产业链中游:六类玩家的竞技场

中游是承接芯片技术与下游需求的枢纽,主要包括模块商、硬件供应商、方案商和集成商。进入该环节的企业主要分为六类:

  1. 智能硬件厂商:跟随手机生态,开发配套UWB智能硬件。
  2. 汽车产业链厂商:包括整车厂、Tier1/2供应商,推动UWB“上车”。
  3. 传统定位技术企业:从蓝牙、Wi-Fi、GNSS等领域转型而来,具备技术和客户基础。
  4. 高校与科研机构成果转化:依托早期技术积累进行市场化运作。
  5. 创业公司:看好UWB成长潜力,以该技术为核心创业方向。
  6. 成熟企业的业务延伸:为完善自身产品体系而引入UWB业务。
3.3 产业链下游:四大市场分类与特征

下游应用市场可清晰划分为四大类别,其特点与驱动力各异:

  • IoT企业级市场:当前最成熟的市场。特点是项目制、方案价值高、出货量相对不大但产值可观,属于“方案商的市场”。典型场景包括煤矿、化工厂、公检法司、医院养老、工业制造等。
  • IoT消费级市场:潜力巨大的增量市场,需等待手机等平台普及后才具备爆发基础。包括寻物Tag、指向遥控器、智能手表、耳机、智能门锁等。
  • 汽车市场:确定性强、增长快的市场。核心应用是数字车钥匙,并正向活体检测、脚踢雷达、自动泊车、BMS无线通信等复用功能延伸。
  • 手机市场:UWB规模应用的基础设施。苹果、三星已普及,国产手机厂商正加速跟进,是引爆整个UWB生态的关键。

四、UWB市场潜力

4.1 手机市场:生态基石,国产化浪潮将至

智能手机是UWB大规模应用的“基础平台”。目前苹果、三星、谷歌已在旗舰机型中普遍搭载UWB。国内厂商中,华为、魅族、蔚来已率先推出UWB手机,小米等厂商预计在2025年跟进。

核心驱动力:汽车数字钥匙互联、地铁无感支付、指向遥控与寻物导航等场景需求。

表3:全球及中国UWB手机出货量预测(单位:百万部)

年份202320242025E2026E2027E2028E2029E
全球出货量220250320410520620700
中国品牌出货量~3~31540100180250

数据洞察:国产安卓手机UWB渗透率将从2025年起显著提升,高通、紫光展锐、华为海思、联发科等主芯片厂商的UWB套片方案是推动普及的关键。预计未来几年,UWB将从旗舰机型逐步下放至中端机型。

4.2 汽车市场:多功能融合,确定性增长赛道

UWB在汽车领域已从单一的数字钥匙,演进为集精准解锁、活体检测、近距离雷达、BMS通信于一体的多功能感知模块。

数字钥匙技术路线竞争分析
UWB并非唯一选择,NFC、蓝牙RSSI、蓝牙CS、星闪SLE等技术各具优劣。未来市场格局将是多模融合:“NFC(无电备用)+ 蓝牙(低功耗连接/粗略定位)+ UWB(高精度定位/雷达)”的三模方案将成为中高端车型主流。

表4:不同数字车钥匙技术方案对比

技术方案NFC蓝牙 RSSI蓝牙 CS星闪 SLEUWB
测距精度-1-3m0.5m0.6m0.1-0.3m
工作范围10cm以内5-10m20-30m20-30m20-30m
安全等级一般
额外功能----短距雷达感知

市场预测

  • 渗透率:到2029年,近90%的乘用车将配备数字车钥匙,其中UWB三模方案渗透率有望超过35%。
  • 芯片出货量:基于多锚点(平均每车5-6颗UWB芯片)方案为主流的假设,中国汽车市场UWB芯片出货量将从2024年的约600万片,增长至2029年的7500万片。
  • 两轮车市场:随着成本下降,UWB数字钥匙方案也将在两轮电动车市场开始渗透,预计2026年后快速增长。
4.3 IoT消费级市场:等待爆发的长尾应用

消费级市场充满想象空间,但爆发依赖手机生态成熟和成本下降。

  • Tag防丢器:苹果AirTag引领市场。未来趋势是“UWB(精准定位)+ BLE(低功耗唤醒)”双模芯片成为主流。
  • 指向遥控器:华为“灵犀一指”已商用。该市场爆发关键在于内容生态(如游戏、教育应用)的丰富,以及UWB芯片成本的进一步降低。
  • 智能手表/手环:苹果、华为已率先植入。UWB功能提升寻物、无感支付体验,但需解决功耗与成本挑战。
  • TWS耳机:苹果AirPods Pro 2已用于耳机查找。未来UWB还可能用于高清音频传输。
  • 其他潜力场景:智能门锁、无线键鼠、机器人(割草机、无人机)、AI玩具等,均存在与UWB结合的创新点。
4.4 IoT企业级市场:政策驱动与高价值并存

这是UWB最早商用且商业模式最成熟的市场。尽管出货量无法与消费电子相比,但项目产值高,是众多方案商的立足之本。

市场驱动力模型:企业级需求可分为“管理需求”和“经济需求”。UWB项目多由强“管理需求”(安全、监管)驱动,若能同时满足“经济需求”(降本增效),则更易推广。

主要细分市场分析

  1. 煤矿/矿井:政策强制要求静态定位误差≤0.3m,UWB是唯一能满足要求的技术。市场处于建设高峰期,国产芯片渗透率高。
  2. 化工厂:应急管理部政策推动人员定位系统建设。当前以蓝牙Beacon为主,未来UWB-Beacon有望凭借精度和性价比优势实现替代。
  3. 公检法司:早期RFID,后采用蓝牙AoA/UWB。市场受预算和施工影响波动,未来UWB占比有望提升。
  4. 医院/养老:需求潜力巨大(数千万床位标签),但当前渗透率低,受制于成本和标准化程度。
  5. 工业制造:纯粹的经济需求驱动,追求投资回报率。UWB用于人员、叉车、货物追踪,提升运营效率。该市场碎片化,增长取决于成功案例的积累和成本下降。

产品形态与成本趋势

  • UWB-Beacon(电池供电基站):因部署便捷成为行业新亮点,对标蓝牙Beacon。当其价格降至300元以内时,凭借更少的部署数量和更高精度,将具备强大竞争力。
  • 组网成本:Cat.1因模组成本低(约10元)、网络覆盖好,已成为最主流的定位数据回传技术。

表5:中国UWB-IoT企业级市场产值预测(单位:亿元)

年份202320242025E2026E2027E2028E2029E
市场产值38455260708295

五、UWB行业趋势

5.1 趋势一:UWB从“连接定位”走向“融合感知”

AIoT的核心是对数据价值的挖掘。UWB天生具备位置感知雷达感知两大通用数据获取能力,与AI结合后能解锁更多复杂场景。例如,融合惯导、蜂窝信号等,无需密集部署基础设施即可实现大致范围的“反向寻车”或“人员搜寻”,极大降低了高精度定位的商用门槛。

5.2 趋势二:芯片国产化

目前国产UWB芯片厂商超过20家,市场尚未爆发却已面临洗牌。能够在洗牌中胜出的企业需具备以下特质:

  • 稳健的财务状况:充足的融资或强大的母公司支撑。
  • 经过验证的产品力:芯片性能稳定,且在某些指标(如功耗、雷达性能、集成度)上具备差异化优势。
  • 良好的市场切入点:已进入主流终端厂商的供应链或验证体系。
  • 明确的战略定位:要么绑定大客户,要么在细分市场(如BMS、特定雷达应用)建立壁垒。
5.3 趋势三:“功能一体化”,集成化更强

通信技术的演进正从单纯的提升传输性能,转向增强感知能力。UWB的雷达功能(活体检测、手势识别、存在感知)和高速通信功能(算力共享、高清音频传输)将从“附加功能”变为“核心卖点”,在汽车、机器人、智能家居等场景创造独特的性价比优势。

5.4 趋势四:UWB+BLE ,优势互补,强强联合

蓝牙与UWB已成为打通“手机+汽车+IoT”生态的两大基础短距无线技术。蓝牙负责低功耗配对、小数据连接;UWB负责高精度定位、雷达感知和大数据量传输。两者在芯片层面集成(Combo)是必然趋势,可降低成本、简化设计,目前已有国产芯片厂商推出相关产品。

第六章:结语

UWB技术正站在一个从专业领域走向广泛普及的临界点。其发展不再仅仅依赖于单一的定位功能,而是通过**“高精度定位 + 雷达感知 + 高速通信”** 三位一体的能力矩阵,深度融入AIoT时代的产品创新与产业升级中。

手机与汽车作为两大核心平台,正加速UWB生态的构建。上游芯片领域的激烈竞争预示着技术快速迭代与成本下降的未来。而在看似碎片化的B端市场,UWB正以其不可替代的精准感知能力,在政策与经济的双轮驱动下,创造出稳定而高价值的商业市场。

(上篇完)

下篇预告蓝牙定位技术生态(RSSI/AoA/CS)的全面解读,将探讨5G定位、音频定位、室内北斗、星闪等定位技术的原理。

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