UWB測(cè)距模塊是基于超寬帶無線通信技術(shù)的高精度測(cè)距設(shè)備，介紹了其飛行時(shí)間法、到達(dá)時(shí)差法等工作原理，天線、RF電路等構(gòu)成部件，高精度、高抗干擾等性能特點(diǎn)，室內(nèi)定位、無人駕駛等應(yīng)用領(lǐng)域和SKU625、SKU620、SKU603等常見產(chǎn)品。
UWB測(cè)距模塊是一種基于超寬帶無線通信技術(shù)的高精度測(cè)距設(shè)備，以下是關(guān)于它的詳細(xì)介紹：
工作原理
飛行時(shí)間法(TOF)：通過測(cè)量UWB信號(hào)從發(fā)射端到接收端的飛行時(shí)間來計(jì)算距離。由于光速是已知的，根據(jù)信號(hào)傳播的時(shí)間乘以光速，就能得出兩個(gè)模塊之間的距離。例如，當(dāng)發(fā)射端發(fā)出一個(gè)UWB脈沖信號(hào)，接收端接收到該信號(hào)時(shí)記錄下時(shí)間，兩者時(shí)間差即為信號(hào)飛行時(shí)間。
到達(dá)時(shí)差法(TDOA)：利用多個(gè)基站接收信號(hào)的時(shí)間差來確定標(biāo)簽的位置。多個(gè)基站同時(shí)接收來自同一標(biāo)簽的UWB信號(hào)，由于標(biāo)簽到不同基站的距離不同，信號(hào)到達(dá)各基站的時(shí)間也不同，通過測(cè)量這些時(shí)間差，可以計(jì)算出標(biāo)簽相對(duì)于基站的位置。
主要構(gòu)成部件
天線：負(fù)責(zé)發(fā)射和接收UWB信號(hào)，其性能直接影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量和距離。
RF電路：對(duì)UWB信號(hào)進(jìn)行射頻處理，包括調(diào)制、解調(diào)、放大等操作，確保信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸和接收。
電源管理電路：為模塊提供穩(wěn)定的電源，同時(shí)管理模塊的功耗，以滿足不同工作模式下的電力需求。
時(shí)鐘電路：產(chǎn)生精確的時(shí)鐘信號(hào)，為模塊的各個(gè)部分提供同步時(shí)鐘，保證信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
處理單元：負(fù)責(zé)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理和分析，根據(jù)測(cè)量的時(shí)間或時(shí)間差等數(shù)據(jù)，計(jì)算出距離或位置信息，并與其他設(shè)備進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。
性能特點(diǎn)
高精度：能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的測(cè)距精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的定位技術(shù)，如藍(lán)牙、Wi-Fi等，可滿足對(duì)定位精度要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景需求。
高抗干擾性：UWB信號(hào)的頻譜范圍寬，且信號(hào)功率譜密度低，使其具有很強(qiáng)的抗干擾能力，在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，如存在多徑效應(yīng)、信號(hào)遮擋等情況下，仍能保持穩(wěn)定的測(cè)距性能。
低功耗：UWB信號(hào)采用短脈沖傳輸數(shù)據(jù)，在短時(shí)間內(nèi)消耗較少的能量，因此模塊整體功耗較低，適合采用電池供電的設(shè)備，可延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。
高實(shí)時(shí)性：數(shù)據(jù)傳輸速率高，能夠快速地獲取和更新距離信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位和跟蹤，對(duì)于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用，如無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等具有重要意義。
非視距傳輸：與其他一些定位技術(shù)不同，UWB測(cè)距模塊在非視距環(huán)境下仍能保持一定的測(cè)距精度，即使信號(hào)在傳輸過程中受到障礙物的遮擋，也可以通過多徑傳播等方式實(shí)現(xiàn)定位，提高了其在復(fù)雜環(huán)境中的適用性。
應(yīng)用領(lǐng)域
室內(nèi)定位：在商場(chǎng)、醫(yī)院、博物館等大型公共場(chǎng)所，可用于人員和物品的精確定位與導(dǎo)航，為用戶提供更加便捷的服務(wù)，同時(shí)也有助于提升場(chǎng)所的安全管理水平。
無人駕駛：為無人駕駛汽車提供高精度的定位信息，使其能夠準(zhǔn)確感知周圍環(huán)境，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的路徑規(guī)劃和自主避障，提高無人駕駛的安全性和可靠性。
工業(yè)自動(dòng)化：用于機(jī)器人導(dǎo)航、物料搬運(yùn)和生產(chǎn)線監(jiān)控等，通過實(shí)時(shí)獲取設(shè)備和物料的位置信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)過程的精確控制和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
智能家居：可實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭成員和家居設(shè)備的定位與跟蹤，為智能家居系統(tǒng)提供更加智能化的控制和服務(wù)，如根據(jù)人員位置自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)溫度、燈光亮度等。
安防監(jiān)控：在安防領(lǐng)域，可用于人員入侵檢測(cè)、周界防范等，通過設(shè)置電子圍欄等功能，當(dāng)有人員進(jìn)入或離開指定區(qū)域時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提高安防監(jiān)控的效率和準(zhǔn)確性。
醫(yī)療健康：在醫(yī)院中，可用于患者監(jiān)護(hù)、醫(yī)護(hù)人員定位和醫(yī)療設(shè)備管理等，方便醫(yī)護(hù)人員快速找到患者和設(shè)備，提高醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量和效率。
常見的UWB測(cè)距模塊產(chǎn)品
SKU625：尺寸小巧，為28x19x2.5mm，便于集成到各種設(shè)備中。其UWB數(shù)據(jù)傳輸速率有850kbps、6.8Mbps、27.2Mbps和54.4Mbps等多種選擇，定位精度小于±5cm，能滿足高精度定位需求，適用于對(duì)體積和精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如小型可穿戴設(shè)備、智能標(biāo)簽等。
SKU620：基于DecawaveDW1000超寬帶芯片開發(fā)，支持IEEE802.15.4-2011UWB協(xié)議。該模塊采用Nordic藍(lán)牙4.2芯片nRF52832作為主控IC，在靜態(tài)下測(cè)距精度高達(dá)10-30cm，可視范圍內(nèi)測(cè)距距離可達(dá)500米以上，數(shù)據(jù)傳輸速率為6.8Mbps。此外，它還具備兩級(jí)PA大功率解決方案，輸入電壓范圍3.4-5V，支持可充電鋰電池，且模塊整體采用3邊郵票孔設(shè)計(jì)，開放了較多的IO口，方便客戶進(jìn)行二次開發(fā)，可應(yīng)用于一維測(cè)距UWB基站、TWR定位基站、UWB測(cè)距標(biāo)簽及TWR定位標(biāo)簽等場(chǎng)景。
SKU603：集成了Decawave的DW1000超寬帶UWB收發(fā)器IC和GD32F130G8U6MCU，將天線、所有RF電路、電源管理和時(shí)鐘電路集成在一個(gè)模塊中，并集成了一個(gè)三軸線性加速度計(jì)，可用于雙向測(cè)距或TDOA定位系統(tǒng)，定位精度可達(dá)10厘米，數(shù)據(jù)傳輸速率為6.8Mbps，適用于各種需要精確實(shí)時(shí)定位的系統(tǒng)以及位置感知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
