UWB測距模塊是基于超寬帶無線通信技術的高精度測距設備，介紹了其飛行時間法、到達時差法等工作原理，天線、RF電路等構成部件，高精度、高抗干擾等性能特點，室內定位、無人駕駛等應用領域和SKU625、SKU620、SKU603等常見產品。
UWB測距模塊是一種基于超寬帶無線通信技術的高精度測距設備，以下是關于它的詳細介紹：
工作原理
飛行時間法(TOF)：通過測量UWB信號從發(fā)射端到接收端的飛行時間來計算距離。由于光速是已知的，根據信號傳播的時間乘以光速，就能得出兩個模塊之間的距離。例如，當發(fā)射端發(fā)出一個UWB脈沖信號，接收端接收到該信號時記錄下時間，兩者時間差即為信號飛行時間。
到達時差法(TDOA)：利用多個基站接收信號的時間差來確定標簽的位置。多個基站同時接收來自同一標簽的UWB信號，由于標簽到不同基站的距離不同，信號到達各基站的時間也不同，通過測量這些時間差，可以計算出標簽相對于基站的位置。
主要構成部件
天線：負責發(fā)射和接收UWB信號，其性能直接影響信號的傳輸質量和距離。
RF電路：對UWB信號進行射頻處理，包括調制、解調、放大等操作，確保信號的準確傳輸和接收。
電源管理電路：為模塊提供穩(wěn)定的電源，同時管理模塊的功耗，以滿足不同工作模式下的電力需求。
時鐘電路：產生精確的時鐘信號，為模塊的各個部分提供同步時鐘，保證信號處理和數據傳輸的準確性。
處理單元：負責對接收的信號進行處理和分析，根據測量的時間或時間差等數據，計算出距離或位置信息，并與其他設備進行通信和數據交互。
性能特點
高精度：能夠實現厘米級甚至毫米級的測距精度，遠遠高于傳統(tǒng)的定位技術，如藍牙、Wi-Fi等，可滿足對定位精度要求極高的應用場景需求。
高抗干擾性：UWB信號的頻譜范圍寬，且信號功率譜密度低，使其具有很強的抗干擾能力，在復雜的電磁環(huán)境中，如存在多徑效應、信號遮擋等情況下，仍能保持穩(wěn)定的測距性能。
低功耗：UWB信號采用短脈沖傳輸數據，在短時間內消耗較少的能量，因此模塊整體功耗較低，適合采用電池供電的設備，可延長設備的使用時間。
高實時性：數據傳輸速率高，能夠快速地獲取和更新距離信息，實現實時定位和跟蹤，對于需要快速響應的應用，如無人駕駛、工業(yè)自動化等具有重要意義。
非視距傳輸：與其他一些定位技術不同，UWB測距模塊在非視距環(huán)境下仍能保持一定的測距精度，即使信號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現定位，提高了其在復雜環(huán)境中的適用性。
應用領域
室內定位：在商場、醫(yī)院、博物館等大型公共場所，可用于人員和物品的精確定位與導航，為用戶提供更加便捷的服務，同時也有助于提升場所的安全管理水平。
無人駕駛：為無人駕駛汽車提供高精度的定位信息，使其能夠準確感知周圍環(huán)境，實現精準的路徑規(guī)劃和自主避障，提高無人駕駛的安全性和可靠性。
工業(yè)自動化：用于機器人導航、物料搬運和生產線監(jiān)控等，通過實時獲取設備和物料的位置信息，實現自動化生產過程的精確控制和優(yōu)化，提高生產效率和質量。
智能家居：可實現對家庭成員和家居設備的定位與跟蹤，為智能家居系統(tǒng)提供更加智能化的控制和服務，如根據人員位置自動調節(jié)空調溫度、燈光亮度等。
安防監(jiān)控：在安防領域，可用于人員入侵檢測、周界防范等，通過設置電子圍欄等功能，當有人員進入或離開指定區(qū)域時，及時發(fā)出警報，提高安防監(jiān)控的效率和準確性。
醫(yī)療健康：在醫(yī)院中，可用于患者監(jiān)護、醫(yī)護人員定位和醫(yī)療設備管理等，方便醫(yī)護人員快速找到患者和設備，提高醫(yī)療服務的質量和效率。
常見的UWB測距模塊產品
SKU625：尺寸小巧，為28x19x2.5mm，便于集成到各種設備中。其UWB數據傳輸速率有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，適用于對體積和精度要求較高的應用場景，如小型可穿戴設備、智能標簽等。
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藍牙4.2芯片nRF52832作為主控IC，在靜態(tài)下測距精度高達10-30cm，可視范圍內測距距離可達500米以上，數據傳輸速率為6.8Mbps。此外，它還具備兩級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邊郵票孔設計，開放了較多的IO口，方便客戶進行二次開發(fā)，可應用于一維測距UWB基站、TWR定位基站、UWB測距標簽及TWR定位標簽等場景。
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、電源管理和時鐘電路集成在一個模塊中，并集成了一個三軸線性加速度計，可用于雙向測距或TDOA定位系統(tǒng)，定位精度可達10厘米，數據傳輸速率為6.8Mbps，適用于各種需要精確實時定位的系統(tǒng)以及位置感知無線傳感器網絡。
