「知識篇」UWB精確測距與定位技術優(yōu)勢的詳細探討

UWB650模塊是思為無線新發(fā)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(fā)，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(xié)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(jié)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(wěn)定性，適用于高精度定位和可靠的數據通信應用。

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(jié)。發(fā)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(jié)，以保證在加密狀態(tài)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(wěn)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(fā)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(fā)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(xié)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(fā)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。

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(tǒng)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

UWB定位常用的定位方法主要主要有幾種，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(fā)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(tǒng)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(fā)起測距，測距完成后進行位置計算。