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「知識篇」UWB精確測距與定位技術優勢的詳細探討

思為無線 ? 2024-08-22 16:39 ? 次閱讀

UWB650模塊是思為無線新發布的一款雙邊雙向測距,三點平面定位模塊,WB650模塊是在UWB3000F27基礎上研發,并搭載單片機,用戶無需配置可直接使用。

遵循IEEE 802.15.4-2020標準的UWB技術及其通信協議,提供高精度、低功耗和低延遲的無線通信解決方案,實現精準、節能和快速的無線連接。

支持UWB通道5(6489.6MHz),該信道具有良好的信號穿透性和傳輸穩定性,適用于高精度定位和可靠的數據通信應用。

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空中速率傳輸

空中數據速率:支持6.8Mbps和850Kbps的空中數據速率,提供高速數據傳輸和低速低功耗通信的靈活選擇,滿足不同應用場景的需求。

傳輸速率:采用半雙工模式進行通信,傳輸速率為每秒1000個數據分包,每個分包的最大容量為1010字節。發送和接收數據需要交替進行,這種傳輸方式適用于對數據包大小和傳輸速率有較高要求的應用,能夠在合理的帶寬條件下實現高效的數據交換。

數傳支持:支持AES-128加密技術,確保數據傳輸的安全性。在啟用加密功能后,每個數據包的最大容量減少到99字節,以保證在加密狀態下的高效、安全數據傳輸。這種加密方式能夠有效防止數據竊取和篡改。

高速串口通信

串口通信速率最高可達115200,支持高速數據傳輸,能夠滿足大多數串口設備的通信需求,確保數據在傳輸過程中的穩定性和高效性。

通信靈活管理:

通過分組ID和設備ID進行管理,每個模塊都分配有唯一的設備ID,同時屬于特定的分組ID。模塊可以通過分組ID識別同一組內的其他模塊,實現一對一或廣播通信。

一對一通信:一對一通信時,數據僅在特定的發送端和接收端之間傳輸,確保定向通信的安全性和效率。

廣播通信:而在廣播通信模式下,數據將被發送到同一分組內的所有模塊,實現多點同步通信。這種靈活的通信方式適用于各種復雜的網絡拓撲結構,支持多設備間的協同工作和數據共享。

測距功能

分主機(一個主機對五個從機):其中一個主機可以同時對最多五個從機進行距離測量。這種配置使得主機能夠有效地管理和計算與多個從機之間的距離

測距原理:DS-TWR(雙邊雙向測距)通過主機和從機之間的雙向信號傳輸,測量信號的往返時間來精確計算距離。主機發送信號,從機回應,主機通過測量信號往返時間來計算實際距離。這種方法提供高精度測距,適用于定位和跟蹤。

三點平面定位法:通過測量目標與三個已知位置點的距離,利用三角測量原理進行精確定位計算。

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測距距離:支持最長1公里的通信距離,每次測距大約需要25毫秒

定位功能

分基站和標簽支持一個標簽與三個基站配對,最多可以管理三十個標簽,所有標簽均可與這三個基站進行通信。

其他功能

系統支持通過串口進行升級,并允許配置各種參數,以便根據具體需求調整設置。

定位方案對比

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UWB定位常用的定位方法主要有幾種,通過到達時間差定位法TDOA、飛行時間測距法TOF、到達角度定位法AOA,前面兩種一般可以單獨使用,后面的AOA一般是和TOF或者TDOA進行融合定位。

TOA定位是UWB技術中的一種重要定位方式,它通過測量無線信號從發射器到接收器的傳播時間來計算距離,從而實現定位,TOA可以提供非常高的定位精度同時具有較好的抗干擾能力。

TDOA是基于到達時間差定位,系統中需要有精確時間同步功能,同步精度非常高。對硬件的要求也是極高的,增加了網絡維護的復雜度,也增加了施工的復雜度,成本升高。

AOA定位一般是基于相位差的方式計算出到達角度,一般不單獨使用,由于AOA涉及到角度分辨率的問題,若單AOA定位,若離基站越遠,定位精度就越差。

TOF定位是基于測距的方式,標簽和每個需要定位的基站發起測距,測距完成后進行位置計算。

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