- 底层通信标准：定义了UWB设备如何进行无线通信，这是定位功能的基础。
- 上层定位和应用标准：基于底层通信标准，定义了具体的定位算法、数据格式和应用场景。
下面是这些标准的详细介绍：
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核心底层通信标准
这是所有UWB应用（包括定位）的基石，它规定了物理层和MAC层的规范。
IEEE 802.15.4a-2007 (已过时，但思想被继承)
这是UWB技术发展史上的一个里程碑,它首次在IEEE 802.15.4标准中引入了基于UWB的物理层，旨在为低速率、个人区域网络提供高精度测距和通信能力，虽然它本身已被后续标准取代，但其提出的双向飞行时间测距原理，至今仍是UWB定位的核心技术。
IEEE 802.15.4-2025 (最新版)
这是目前最新的、应用最广泛的IEEE 802.15.4标准，它是一个“融合”标准，在单一框架下整合了多种物理层技术，其中最重要的就是UWB。
- 关键特性：
- PHY层：定义了三种UWB PHY，它们都基于信道化的 orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 技术，这是与旧版802.15.4a（基于脉冲）的根本区别。
- HRP (High Rate Pulse)：一种基于脉冲的UWB PHY，兼容旧的802.15.4a标准，但速率较低。
- HRP (High Rate OFDM)：主流UWB PHY，提供非常高的数据传输速率（最高可达27.1 Mbps），支持低延迟通信，非常适合需要高精度定位和双向数据交换的场景。
- LRP (Low Rate OFDM)：一种低速率、低功耗的UWB PHY，适用于对成本和功耗更敏感、但对数据速率要求不高的场景。
- MAC层：提供了更强大的网络功能，如时间同步、信标、节能等，为构建大规模定位网络提供了支持。
- PHY层：定义了三种UWB PHY，它们都基于信道化的 orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 技术，这是与旧版802.15.4a（基于脉冲）的根本区别。
FiRa™ Consortium (行业联盟标准)
FiRA™ 是一个由多家行业巨头（如NXP、Qualcomm、博世、三星等）组成的联盟，旨在推动基于IEEE 802.15.4-2025标准的UWB技术的互操作性和标准化。
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- 核心贡献：FiRA™ 并不是发明新的技术，而是定义了一个统一的、跨厂商的规范，确保不同公司生产的UWB标签和基站能够协同工作。
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- 测距和测角：详细定义了如何使用TDoA、ToA等算法进行测距，并引入了AoA（到达角）技术，以实现更丰富的空间感知。
- 数据包格式：规定了标准化的数据包结构，确保不同设备能正确解析彼此的信号。
- 性能测试：提供了一套标准化的测试流程，来验证UWB模块的性能是否达到FiRA™的要求。
- 重要性：对于UWB定位的商业化应用至关重要，如果没有FiRA™，每个厂商的UWB设备可能都是孤立的，无法形成生态系统。
上层定位和应用标准
这些标准建立在底层通信标准之上,定义了完整的定位系统架构、数据格式和应用接口。
蓝牙技术联盟 - 蓝牙方向 finding (Bluetooth Direction Finding)
蓝牙技术联盟在蓝牙5.1版本中引入了方向 finding 功能，它也利用了AoA和AoD技术来实现定位，虽然它使用的是蓝牙信号（2.4 GHz GHz），而非UWB，但因其与智能手机的深度集成，在消费级市场（如物品查找、室内导航）上非常成功。
- 技术原理：通过在天线阵列上使用相位差来估算信号来源的角度。
- 应用场景：Apple AirTag、三星 SmartTag+ 等产品都基于此技术，它更适合中短距离、非厘米级的精确定位，更侧重于“方向指引”。
3GPP (第三代合作伙伴计划) - 5G NR定位 (5G New Radio Positioning)
3GPP正在5G标准中积极引入UWB技术,将其作为5G NR定位的一部分，特别是对于厘米级定位的高精度场景。
- 标准演进：
- Release 16：引入了基于5G NR的定位参考信号，支持TDoA、AoA等技术，定位精度可达米级。
- Release 17：进一步增强了定位能力，并开始研究如何与UWB等非3GPP技术进行集成。
- Release 18 (：计划将集成非3GPP接入技术（如UWB）作为重点，目标是实现无缝的、跨技术的厘米级定位，这将极大地推动车联网、工业自动化等应用。
车载联盟 - 数字钥匙 (Digital Key)
车载联盟是一个由汽车制造商（如宝马、戴姆勒、福特、奥迪等）和科技公司组成的联盟，他们正在利用UWB技术来定义下一代数字钥匙标准。
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- 核心标准：DSI (Digital Key Interface) 规范。
- UWB的应用：
- 无感进入：当车主携带手机靠近车辆时，车辆能通过UWB精确测距，自动解锁车门。
- 防中继攻击：利用UWB的测距能力，可以检测到中继攻击设备的存在，因为它们无法在物理上同时靠近车主和车辆，极大地提高了安全性。
- 个性化设置：根据钥匙的位置（车内、车外）自动调整座椅、后视镜、空调等。
- 底层技术：这个标准建立在IEEE 802.15.4和FiRA™之上，是UWB在消费级物联网领域一个非常成功的应用案例。
开源标准 - 谷歌的 Open Location Services (OpenLS)
谷歌为了在Android生态系统中普及UWB定位,推出了一个开源框架，旨在简化UWB应用的集成。
- 目标：为Android开发者提供一套统一的API，让他们可以轻松地使用UWB功能来实现定位、导航、物品查找等。
- 定义了设备发现、测距、位置计算等关键步骤的接口规范，并鼓励硬件厂商遵循这些规范。
总结与对比
| 标准组织/联盟 | 标准名称 | 应用场景 | |
|---|---|---|---|
| IEEE | 15.4-2025 | 定义UWB的物理层和MAC层，是所有UWB技术的底层基础。 | 所有UWB应用，包括定位、通信。 |
| FiRA™ | FiRA™ Specification | 基于IEEE 802.15.4，定义跨厂商互操作性的测距、测角规范。 | 工业物联网、资产追踪、人员监护、消费电子。 |
| 蓝牙联盟 | 蓝牙方向 Finding | 基于蓝牙信号，利用相位差实现到达角定位。 | 消费级物品查找（AirTag）、室内导航。 |
| 3GPP | 5G NR定位 | 将UWB等非3GPP技术集成到5G标准中，实现网络级厘米级定位。 | 车联网(V2X)、工业自动化、智慧城市。 |
| 车载联盟 | 数字钥匙 | 利用UWB实现汽车的无感进入和高安全数字钥匙。 | 汽车无钥匙进入、个性化驾驶体验。 |
| 谷歌 | OpenLS | 为Android开发者提供UWB应用的开源API框架。 | Android生态系统的UWB应用开发。 |
UWB定位技术的标准是一个分层且相互关联的体系：
- IEEE 802.15.4-2025 提供了技术“发动机”。
- FiRA™ 为这台发动机提供了通用的“接口和燃料标准”，确保了不同品牌的“汽车”（设备）都能使用它。
- 3GPP、车载联盟、谷歌等则基于这些标准，设计和制造了面向特定市场的“整车”（完整的应用解决方案）。
这些标准的协同发展,正推动着UWB定位技术从工业领域走向消费电子和智慧城市，实现更广泛的应用。
