「知识篇」UWB精确测距与定位技术优势的详细探讨

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。