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，因為體量臨界點很難達到。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端的應用吸引了手機廠商和汽車廠商的關注。
2004年以前，IEEE 802.15.3a致力于基于UWB的10米范圍內的無線高速數據傳輸。2004年，IEEE成立802.15.4a工作組開發(fā)UWB物理層標準，將關注點轉向高精度定位。FCC為UWB分配了3.1-10.6GHZ共7.5GHZ頻帶，但嚴格限定UWB輻射功率功率為 -14dBm。
UWB定位芯片行業(yè)老大是Decawave ，國內如精位科技也等推出UWB芯片。半導體公司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)套件各種產品，而且很便宜，試用成本低。
二、UWB定位技術
UWB定位基礎是ToF/ToA測距。單純的TOF算法有一個比較嚴格的約束：發(fā)送設備和接收設備必須始終同步。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，同時又極大的去除了TOF的同步問題，從而為TOF的實用化掃清了道路。
UWB定位的另一個基礎是利用AOA和AOD測角。需要有至少兩根天線，距離為d，當電磁波發(fā)射過來時，兩根天線具有一個光程差。而學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。
三點測距定位是有缺陷的，因為它需要測量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行定位，每個基站對應一條雙曲線，雙曲線的交點就是目標點。因為基站的位置是固定的，基站之間進行同步與基站和移動終端之間進行同步要容易實現得多。
上述討論的主要是絕對定位，接下來討論相對定位技術的應用。UWB相對定位的原理是一個設備帶有兩個天線，通過基于到達相位差的AoA測量角度，通過基于ToF的SS-TWR測距測量距離。結合兩個設備之間的相對距離和方位角，可計算兩個設備的相對位置。優(yōu)點是部署簡單，無需要部署額外基站。
UWB納秒級窄脈沖和低占空比，使UWB可以實現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的對比。對比結果表明，UWB在精度和可靠性上都優(yōu)于其它技術，同時，也在安全性、時延、可擴展性和功耗上具有明顯優(yōu)勢。（筆者進行過實測，iPhone 11 UWB最大感知距離60m，藍牙最大感知距離95m。）
注意到，鑒于業(yè)界對新生的藍牙5.1定位技術呼聲很大，有必要對UWB和藍牙5.1做一個對比總結。筆者的觀點是，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。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，信號強度距離的平方負相關，誤差大。藍牙的測距只能叫評估，不能叫測量。評估遠還是近，但無法明確指出是幾點幾米。舉個例子，假設測角誤差為5度，若兩個設備相距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8.87m。這是因為角度確定后，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，技術成熟度上，筆者反倒認為UWB比5.1定位的軟硬件要更加成熟，至少我們現在看到了UWB成熟的產品。
三、UWB數據傳輸技術
UWB高速數據傳輸，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絡，Intel和三星都非常積極，但是在Wi-Fi 5/6的出現后，優(yōu)勢不再明顯。后面標準也沒定下來，產業(yè)也沒跟上去，就黃掉了。
現在，演進的標準是802.15.4規(guī)范下的UWB低速數據傳輸，主要服務于精準定位和安全通信。筆者查了802.15.4規(guī)范的演進歷史，它的主要演進方向為精確性、數據速率和安全性三個方面。
在點對點安全傳輸方面，UWB相比NFC感知范圍廣、傳輸速率高、防中繼攻擊能力強；相比Wi-Fi更適用于低速率、密集終端的惡劣環(huán)境數據傳輸。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。
另外，筆者也了解到，當前高速數據傳輸主要集中在更高的頻譜和更復雜的調制方式等方面，脈沖UWB并不在考慮范疇。
四、今生：UWB應用場景
隨著移動設備使能UWB，UWB應用場景從標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備與固定基站/移動設備之間交互。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)界多結合多種技術一起使用，例如使用藍牙進行設備發(fā)現，UWB 則用于精準定位，而 NFC 則是用于手機沒電情況下的備用進入手段。UWB是輔助手段，傳統(tǒng)手段應該繼續(xù)存在！
另一個場景是定位服務，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，耳機與電腦配對，當來了電話，把手機拿過來，耳機自動與手機配對UWB還可以用于精準離線尋人找物。這是一整套解決方案，這里不展開講，簡單來說，就是手機不聯(lián)網，也可以通過第三方的手機獲得GPS定位粗略位置，然后，再結合AR，通過UWB獲取設備精確位置。感興趣的同學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，與軌跡方向的設備進行交互。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備的屏幕上，也可以進行多人AR對戰(zhàn)，或者重新定位多屏互動。
當前各大終端廠商都在UWB方面已開始有部分應用。總結起來，主要場景為無感數字鑰匙、指向性交互、尋人找物等，對于手機公司來說，UWB 未來可能成為像藍牙、GPS 一樣的標配。
在開放平臺方面，蘋果開放了Nearby Interaction，支持蘋果設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，另外手機放置的方式在實際使用時都有限制。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
最后是一些關于UWB相對定位前景思考。我們知道，基本上所有智能手機都支持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用。
本文僅為本人一家之言，歡迎一起探討。
本文觀點總結為以下四點：
（1）UWB相對定位是UWB技術的第二春
（2）如果定位需求可靠性、穩(wěn)定性、精確性和可重現性，UWB相比藍牙5.1更具優(yōu)勢
（3）UWB低速數據傳輸而非高速數據傳輸
（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用
