文章6:多功能智能跟随行李箱控制系统设计 | 本科毕业设计 - 【关键技术 - 定位技术相关资料(UWB WIFI 蓝牙)】

蓝牙

  • 目前来说这种技术定位精度非常差,蓝牙5.0及以前版本是利用RSSI信号强度来定位距离,精度很难做到米级以上,如果还要定位角度的话,需要有定向天线。有两种方法,一直是两个蓝牙模块,定向天线朝向不同,根据天线接收的信号强度比例来计算信号源角度;另一种方法是天线加装旋转机构,类似雷达旋转扫描方式找到信号最强的方向。还可以根据多个设备组网提高定位精度,但实用性确实不算太好。所以目前这种方法定位不理想,没有做跟随产品。

  • 以后蓝牙5.1技术成熟后,会有机会。蓝牙5.1支持天线阵列,天线阵列接收RF信号时有相位差异,根据相位差异可以计算出信号源的距离和角度。从蓝牙5.1新公布的技术标准,定位精度可以达到CM级别,角度精度可以达到5度以内。目前蓝牙技术联盟已经公布蓝牙5.1标准,还没有产品推出,按照半导体器件推出进度规律,一般两年后市场有望推出成熟量产的蓝牙5.1芯片或模块,还是挺让人期待的。不过从其原理来看,蓝牙5.1也不会很完美,有个多径反射问题,在室内空间不大的情况下或者周围有柱子,金属等等电磁波发射物会对信号源的信号多径反射,最后天线接收到的信号来自多个方向,会造成定位错误。

一文看懂Bluetooth 5.1 AoA到达角度位置服务实现原理

WIFI

基于ESP32的WiFi-RSSI定位
通过ESP866的RSSI值的测距详细教程

UWB

小米UWB 一指连技术(视频)
【UWB定位】 - DWM1000模块调试简单心得 - 1
【UWB定位】 - DWM1000模块调试简单心得 - 2
【UWB定位】 - DWM1000模块调试简单心得 - 3
DW1000学习之路(一) -------- 使用DW1000发送数据

DW1000 UWB收发器芯片的数据手册免费下载

  • DW1000是一款完全集成的单芯片超宽带(UWB)低功耗低成本收发器IC,符合IEEE802.15.4-2011。它可用于双向测距或时差定位系统,以定位精度为10厘米的资产。它还支持以高达6.8
    Mbps的速率传输数据
  • DW1000是一款完全集成的低功耗单芯片CMOS射频收发器集成电路,符合IEEE802.15.4-2011 UWB标准。DW1000由一个模拟前端(包含一个接收器和一个发送器)和一个数字后端(与片外主机处理器接口)组成。TX/RX开关用于将接收器或发射器连接到天线端口。芯片上提供温度和电压监视器接收器由一个射频前端组成,该前端将接收到的信号在低噪声放大器中放大,然后将其直接向下转换为基带。接收器针对宽带、线性和噪声系数进行了优化。这使得每个受支持的IEEE802.15.4-2011
    UWB信道都能以最小的附加噪声和失真进行向下转换。基带信号被解调,所得的接收数据通过SPI提供给主控制器。  通过将数字编码的传输数据应用于模拟脉冲发生器,生成传输脉冲序列。脉冲串由双平衡混频器向上转换为合成器生成的载波,并集中在允许的IEEE802.15.4-2011之一的UWB信道上。调制后的射频波形在从外部天线传输之前被放大。集成电路具有片上一次性可编程(OTP)存储器。该存储器可用于存储校准数据,如Tx功率级、晶体初始频率误差调整和范围精度调整。这些调整值可以在需要时自动检索。详见第5.14节。当片上电压调节器被禁用时,可使用常开(AON)存储器在最低功率运行状态下保留DW1000配置数据。此数据将自动上载和下载。DW1000
    AON内存的使用是可配置的。DW1000时钟方案基于三个主要电路:晶体振荡器、时钟锁相环和射频锁相环。片上振荡器设计为使用外部晶体在38.4兆赫的频率下工作。如果用户系统中的其他地方有适当稳定的时钟,则可以使用外部38.4兆赫时钟信号代替晶体。该38.4兆赫时钟用作两个片上PLL的参考时钟输入。时钟PLL(表示为CLKPLL)生成数字后端处理信号所需的时钟。射频锁相环为接收链生成下转换本振子(LO),为发射链生成上转换本振子(LO)。提供一个内部13
    kHz振荡器,用于睡眠状态。主机接口包括用于设备通信和配置的仅从机SPI。实现了许多MAC功能,包括CRC生成、CRC检查和接收帧过滤。

DWM1000模块简介

  • 基于DecaWave公司开发的DW1000芯片,兼容IEEE802.15.4-2011协议的超宽带无线收发芯片
  • 主要用于实时定位系统(RTLS)和无线传感网络的开发,其中包括农业,楼宇控制,工厂自动化,医疗,安全和仓储等行业。

超宽带 DWM1000模块 简介

  • DWM1000 模块是基于 Decawave 公司 DW1000 芯片设计的超宽带收发模组。该模块集成了天线及所有的射频电路、电源管理和时钟电路。这款模块可用在 TWR 或 TDOA 定位系统中,用来定位目标,其精度能小于 10cm;并且该模块支持高达 6.8Mbps 的数据传输率
  • 技术数据
    •  符合 IEEE802.15.4-2011 超宽带标准;
    •  支持从 3.5GHz 到 6.5GHz 的 4 个射频波段;

 发射端输出功率编程可控;
 完全相干接收机,最大化使用距离,精确度高;
 其设计遵守 FCC(联邦通信委员会)&ETSI(欧洲电信标准协会)UWB 的频谱标准;
 供电为 2.8V~3.6V;
 低功耗;
 数据传输率为 110kbps,850kbps,6.8Mbps三种模式;
 最大数据包长度为 1023 字节,满足高数据量交换的应用需求;
 集成 MAC 支持功能
 支持双程测距和 TDOA 定位;
 主机接口为 SPI;
 23mmx13mmx2.9mm 的 24 针侧边城堡形封装(side castellation package)。

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