一、UWB 技術概述
UWB，即超寬帶（Ultra - Wideband）技術，是一種利用納米至微米級的非正弦波窄脈沖傳輸數據的無線通信技術。按照美國聯邦通信委員會（FCC）的定義，其帶寬比中心頻率高 25% 或者大于 1.5GHz 。與傳統通信技術不同，UWB 不依賴正弦載波，而是運用時間間隔極短（小于 1ns）的脈沖進行通信，也被稱作脈沖無線電、時域或無載波通信。其信號通常是持續時間極短、帶寬很寬的短時脈沖，寬度一般在 0.1 - 20ns，脈沖間隔為 2 - 5000ns，頻譜范圍可達 50 - 10GHz 。
UWB 技術的發展歷程頗為漫長。其基本思想可追溯至 20 世紀 40 年代，當時有關隨機脈沖系統的專利出現，為 UWB 技術奠定了基礎。到了 60 年代，美國軍方率先將其應用于雷達、定位和通信系統。1989 年，“超寬帶” 這一術語首次被美國國防部使用。2002 年，UWB 技術獲得 FCC 批準用于民用通信，自此，相關研發工作加速推進。隨后，UWB 美國和歐洲標準發布，國際電信聯盟也核準了全球性監管標準建議，一系列標準的制定和完善，推動著 UWB 技術不斷向前發展。
UWB 技術具備諸多顯著優勢。首先，其對信道衰落不敏感，能夠在復雜的電磁環境中保持穩定的通信連接。其次，發射信號功率譜密度低，這不僅降低了對其他設備的干擾，同時也減少了自身被截獲的風險，提高了通信的安全性。再者，UWB 系統復雜度低，無需復雜的中頻級電路，降低了設備成本和功耗。最為突出的是，UWB 技術能夠提供厘米級的定位精度，這一特性使其在眾多領域具有獨特的應用價值。
二、智能照明領域現狀與挑戰
隨著物聯網技術的飛速發展，智能照明領域近年來取得了顯著的進步。傳統照明系統逐漸向智能化、自動化方向轉變，通過傳感器、通信技術和智能控制算法，實現了照明設備的遠程控制、亮度調節、定時開關等功能。智能照明不僅提升了用戶的使用體驗，還在節能減排方面發揮了重要作用。
然而，當前智能照明領域仍面臨一些挑戰。在人員空間區域感知方面，現有的技術手段存在一定的局限性。例如，紅外人體感知技術距離短，區域不能任意定義，且容易受到環境周邊有溫度的移動設備影響，在工業環境中適用性較差；雷達人體感知距離近，無法區分不同目標，移動的物體還可能導致誤判，區域同樣不支持任意定義；視頻人體感知基于可見光，需要采用低照度星光級攝像機，與智能照明智能控制的出發點不一致，在實際應用中存在不便。這些非協作式人體區域感知技術雖然在公共環境的智慧照明控制中有一定應用，但對于封閉環境，往往難以滿足精準控制的需求。
在一些對人員位置和行為有嚴格管控要求的場所，如工業廠房、倉庫等，傳統的智能照明系統難以實現根據人員的精確位置和活動狀態進行照明的智能調節。此外，在多區域、復雜空間的照明控制中，如何實現不同區域照明設備的高效協同工作，也是當前智能照明領域亟待解決的問題。
三、UWB 技術在智能照明領域的應用方式
（一）基于 UWB 的人員定位與照明聯動
UWB 技術的高精度定位能力使其在智能照明領域中能夠實現人員位置的精準感知。在室內環境中，通過部署多個 UWB 錨點基站，可以構建起一個高精度的定位網絡。人員佩戴 UWB 電子標簽，標簽會持續向周圍的錨點基站發送信號。基站接收到信號后，根據信號的到達時間差（TDOA）或信號到達角度（AOA）等算法，能夠精確計算出人員的位置信息，精度可達厘米級別。
當人員在空間中移動時，智能照明系統可以實時獲取人員的位置數據。例如，在一個大型辦公區域，當員工走進某一特定區域時，該區域的照明設備可以自動亮起，并根據人員的位置和活動狀態自動調節亮度和色溫。如果員工長時間停留在某個位置，照明系統可以適當降低亮度，以節省能源；當員工離開該區域后，照明設備可以自動關閉。這種基于人員精準定位的照明聯動控制，不僅能夠為用戶提供更加個性化、舒適的照明體驗，還能極大地提高能源利用效率。
（二）UWB 電子圍欄與區域照明控制
UWB 技術支持任意定義電子圍欄區域，這一特性在智能照明領域具有重要應用價值。通過在不同區域設置虛擬的 UWB 電子圍欄，可以將空間劃分為多個獨立的照明控制區域。例如，在一個工業廠房中，可以根據不同的工作區域、通道、倉庫等功能區域設置電子圍欄。
當人員進入某個電子圍欄區域時，該區域的照明系統可以根據預設的規則進行控制。比如，在危險區域或重點監控區域，當有人員進入時，照明系統可以自動提高亮度，以確保人員的安全和操作的可視性；在一些非工作時間或無人區域，照明設備可以保持關閉狀態，只有當人員進入電子圍欄區域時才自動開啟。這種基于 UWB 電子圍欄的區域照明控制方式，能夠實現對不同區域照明的精細化管理，避免不必要的能源浪費。
（三）UWB 與其他傳感器融合的智能照明控制
UWB 技術還可以與其他傳感器進行融合，進一步提升智能照明系統的智能化水平。例如，將 UWB 人員定位傳感器與照度傳感器相結合，智能照明系統可以充分利用白天的自然光。當環境照度較低且有人員在該區域活動時，照明系統自動調節亮度，以滿足人員的視覺需求；而當環境照度充足時，即使有人員存在，照明系統也可以適當降低亮度或者關閉部分照明設備。
此外，UWB 技術還可以與溫度傳感器、濕度傳感器等結合。比如，在一些對環境條件要求較高的場所，如博物館、實驗室等，當環境溫度或濕度超出正常范圍且有人員在該區域時，照明系統可以通過與環境傳感器的聯動，發出警報并適當調節照明亮度，以提醒工作人員注意環境變化。通過多種傳感器的融合，智能照明系統能夠更加全面地感知環境信息和人員狀態，實現更加智能、高效的照明控制。
四、UWB 技術在智能照明領域的發展趨勢
（一）與 5G 等新興技術的融合發展
隨著 5G 技術的普及和應用，UWB 技術與 5G 的融合將成為未來智能照明領域的發展趨勢之一。5G 具有高速率、低延遲、大連接的特點，而 UWB 技術具有高精度定位和穩定通信的優勢。兩者融合后，能夠為智能照明系統帶來更強大的功能。例如，通過 5G 網絡可以實現對 UWB 定位數據的快速傳輸和處理，使得智能照明系統能夠實時響應大規模場景下的人員位置變化和照明控制需求。同時，5G 與 UWB 的融合還可以支持更多的智能照明設備接入，實現更加復雜的照明系統組網和管理。
（二）UWB 芯片及設備成本的降低與普及
目前，UWB 技術在智能照明領域的應用還受到芯片及設備成本較高的限制。隨著技術的不斷發展和市場規模的擴大，UWB 芯片及設備的成本有望逐漸降低。一方面，芯片制造商不斷加大研發投入，提高芯片的集成度和性能，降低芯片的生產成本；另一方面，隨著 UWB 技術在智能照明、物聯網等多個領域的應用逐漸廣泛，規模效應將促使設備制造商降低設備價格。當 UWB 芯片及設備成本降低到一定程度后，將進一步推動 UWB 技術在智能照明領域的普及應用，使得更多的普通用戶和中小企業能夠享受到 UWB 技術帶來的智能照明體驗。
（三）功能集成化與系統智能化程度的提升
未來，UWB 技術在智能照明領域將朝著功能集成化和系統智能化程度不斷提升的方向發展。UWB 設備將不僅僅具備定位和通信功能，還可能集成更多的傳感器功能，如環境監測、人體健康監測等。通過將多種功能集成在一個設備中，可以減少設備數量，降低系統復雜度，同時提高系統的可靠性和穩定性。
在系統智能化方面，隨著人工智能、大數據等技術的不斷發展，智能照明系統將能夠根據 UWB 技術獲取的人員位置、行為數據以及環境數據等，通過智能算法進行深度分析和預測，實現更加智能化的照明控制。例如，系統可以根據歷史數據預測不同時間段、不同區域的人員活動情況，提前調整照明亮度和色溫，為用戶提供更加貼心、便捷的照明服務。