「知识篇」UWB精确测距与定位技术优势的详细探讨

news2024/11/25 15:55:11

UWB650模块是思为无线新发布的一款双边双向测距,三点平面定位模块,WB650模块是在UWB3000F27基础上研发,并搭载单片机,用户无需配置可直接使用。

遵循IEEE 802.15.4-2020标准的UWB技术及其通信协议,提供高精度、低功耗和低延迟的无线通信解决方案,实现精准、节能和快速的无线连接。

支持UWB通道 5(6489.6MHz),该信道具有良好的信号穿透性和传输稳定性,适用于高精度定位和可靠的数据通信应用。

空中速率传输

空中数据速率支持6.8Mbps和850Kbps的空中数据速率,提供高速数据传输和低速低功耗通信的灵活选择,满足不同应用场景的需求。

传输速率:采用半双工模式进行通信,传输速率为每秒1000个数据分包,每个分包的最大容量为1010字节。发送和接收数据需要交替进行,这种传输方式适用于对数据包大小和传输速率有较高要求的应用,能够在合理的带宽条件下实现高效的数据交换。

数传支持:支持AES-128加密技术,确保数据传输的安全性。在启用加密功能后,每个数据包的最大容量减少到99字节,以保证在加密状态下的高效、安全数据传输。这种加密方式能够有效防止数据窃取和篡改。

高速串口通信

串口通信速率最高可达115200,支持高速数据传输,能够满足大多数串口设备的通信需求,确保数据在传输过程中的稳定性和高效性。

通信灵活管理

通过分组ID和设备ID进行管理,每个模块都分配有唯一的设备ID,同时属于特定的分组ID。模块可以通过分组ID识别同一组内的其他模块,实现一对一或广播通信。

一对一通信:一对一通信时,数据仅在特定的发送端和接收端之间传输,确保定向通信的安全性和效率。

广播通信而在广播通信模式下,数据将被发送到同一分组内的所有模块,实现多点同步通信。这种灵活的通信方式适用于各种复杂的网络拓扑结构,支持多设备间的协同工作和数据共享。

测距功能

分主机(一个主机对五个从机):其中一个主机可以同时对最多五个从机进行距离测量。这种配置使得主机能够有效地管理和计算与多个从机之间的距离

测距原理:DS-TWR(双边双向测距)通过主机和从机之间的双向信号传输,测量信号的往返时间来精确计算距离。主机发送信号,从机回应,主机通过测量信号往返时间来计算实际距离。这种方法提供高精度测距,适用于定位和跟踪。

三点平面定位法通过测量目标与三个已知位置点的距离,利用三角测量原理进行精确定位计算。

测距距离:支持最长1公里的通信距离,每次测距大约需要25毫秒

定位功能

分基站和标签:支持一个标签与三个基站配对,最多可以管理三十个标签,所有标签均可与这三个基站进行通信。

其他功能

系统支持通过串口进行升级,并允许配置各种参数,以便根据具体需求调整设置。

定位方案对比

UWB定位常用的定位方法主要有几种,通过到达时间差定位法TDOA、飞行时间测距法TOF、到达角度定位法AOA,前面两种一般可以单独使用,后面的AOA一般是和TOF或者TDOA进行融合定位。

TOA定位是UWB技术中的一种重要定位方式,它通过测量无线信号从发射器到接收器的传播时间来计算距离,从而实现定位,TOA可以提供非常高的定位精度同时具有较好的抗干扰能力。

TDOA是基于到达时间差定位,系统中需要有精确时间同步功能,同步精度非常高。对硬件的要求也是极高的,增加了网络维护的复杂度,也增加了施工的复杂度,成本升高。

AOA定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度,一般不单独使用,由于AOA涉及到角度分辨率的问题,若单AOA定位,若离基站越远,定位精度就越差。

TOF定位是基于测距的方式,标签和每个需要定位的基站发起测距,测距完成后进行位置计算。

 

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