「Série de connaissances」 Une exploration détaillée des avantages de la technologie de télémétrie et de positionnement précis UWB650

Le module UWB650 est un produit récemment lancé par NiceRF, doté d'une portée bidirectionnelle et d'un positionnement planaire à trois points. Le module UWB650 est développé sur la base du UWB3000F27 et est équipé d'un micro - contrôleur, permettant aux utilisateurs de l'utiliser directement sans aucune configuration.

Conformément à la norme IEEE 802.15.4-2020, la technologie UWB et son protocole de communication offrent des solutions de communication sans fil de haute précision, à faible consommation et à faible latence, permettant des connexions sans fil précises, économes en énergie et rapides.

Il prend en charge le canal UWB 5 (6 489,6 MHz), qui offre une excellente pénétration du signal et une excellente stabilité de transmission, ce qui le rend adapté au positionnement de haute précision et aux applications de communication de données fiables.

Transmission du débit de données aériennes

Débit de données aériennes : prend en charge des débits de données aériennes de 6,8 Mbps et 850 Kbps, offrant un choix flexible entre la transmission de données à haut débit et la communication à faible vitesse et à faible consommation, répondant à différents scénarios d'application.

Taux de transmission : la communication s'effectue en mode semi-duplex, avec un taux de transmission de 1 000 paquets de données par seconde, chacun avec une capacité maximale de 1 010 octets. L'envoi et la réception de données alternent, ce qui rend cette méthode de transmission adaptée aux applications ayant des exigences élevées en matière de taille de paquet de données et de débit de transmission, permettant un échange de données efficace dans des conditions de bande passante raisonnables.  

Prise en charge de la transmission de données : il prend en charge la technologie de cryptage AES-128 pour garantir la sécurité de la transmission des données. Lorsque le cryptage est activé, la capacité maximale de chaque paquet de données est réduite à 99 octets pour maintenir une transmission de données efficace et sécurisée sous cryptage. Cette méthode de cryptage empêche efficacement le vol et la falsification de données. 

Communication série haute vitesse

Le taux de communication série peut atteindre jusqu'à 115 200 bps, prenant en charge la transmission de données à grande vitesse. Il répond aux besoins de communication de la plupart des appareils série, garantissant stabilité et efficacité lors de la transmission des données.

Gestion flexible des communications

La gestion est effectuée via des identifiants de groupe et des identifiants d'appareil. Chaque module se voit attribuer un ID d'appareil unique et appartient à un ID de groupe spécifique. Le module peut identifier d'autres modules au sein du même groupe via l'ID de groupe, permettant une communication individuelle ou diffusée.

Communication individuelle : dans une communication individuelle, les données sont transmises uniquement entre l'expéditeur et le destinataire spécifiques, garantissant ainsi la sécurité et l'efficacité de la communication dirigée. 

Communication de diffusion : en mode de communication de diffusion, les données sont transmises à tous les modules du même groupe, permettant une communication synchronisée multipoint . Cette méthode de communication flexible convient à diverses topologies de réseau complexes, prenant en charge le travail collaboratif et le partage de données entre plusieurs appareils. 

Fonction de télémétrie

Configuration maître-esclave (un maître à cinq esclaves) : un maître peut mesurer simultanément la distance jusqu'à cinq appareils esclaves. Cette configuration permet au maître de gérer et de calculer efficacement les distances par rapport à plusieurs appareils esclaves. 

Principe de télémétrie : DS-TWR (télémétrie bidirectionnelle double face )  mesure le temps aller-retour des signaux transmis entre les appareils maître et esclave pour calculer avec précision la distance. Le maître envoie un signal, l'esclave répond et le maître calcule la distance réelle en mesurant le temps aller-retour du signal. Cette méthode fournit une télémétrie de haute précision, ce qui la rend adaptée aux applications de positionnement et de suivi.

Méthode de positionnement planaire en trois points : en mesurant les distances entre la cible et trois points de référence connus, un positionnement précis est calculé en utilisant les principes de triangulation.

Distance de télémétrie : prend en charge une distance de communication maximale de 1 kilomètre, chaque processus de télémétrie prenant environ 25 millisecondes .

Fonction de positionnement

Stations de base et balises : prend en charge le couplage d'une balise avec trois stations de base, gérant jusqu'à trente balises. Tous les tags peuvent communiquer avec ces trois stations de base. 

Fonctionnalités supplémentaires

Le système prend en charge les mises à niveau via le port série et permet la configuration de divers paramètres pour ajuster les paramètres en fonction des besoins spécifiques.

Comparaison des solutions de positionnement

Il existe plusieurs méthodes de positionnement courantes utilisées dans le positionnement UWB : différence de temps d'arrivée (TDOA), plage du temps de vol (TOF) et angle d'arrivée (AOA). Les deux premières méthodes peuvent généralement être utilisées indépendamment, tandis que l'AOA est généralement combinée avec TOF ou TDOA pour un positionnement intégré.

Le positionnement TOA (Time of Arrival) est une méthode cruciale dans la technologie UWB. Il calcule la distance en mesurant le temps nécessaire à un signal sans fil pour voyager de l'émetteur au récepteur, réalisant ainsi le positionnement. TOA offre une très grande précision de positionnement et présente une forte résistance aux interférences. 

TDOA (Time Difference of Arrival) est une méthode de positionnement basée sur la différence des heures d'arrivée des signaux. Le système nécessite une synchronisation temporelle précise, avec une précision extrêmement élevée. Cela impose des exigences très élevées au matériel, augmentant la complexité de la maintenance et de l'installation du réseau, ce qui à son tour augmente les coûts.

Le positionnement AOA (Angle of Arrival) calcule généralement l'angle d'arrivée en fonction de la différence de phase des signaux. Il n’est généralement pas utilisé de manière indépendante. Étant donné que l'AOA implique une résolution angulaire, plus la distance de la station de base est grande, plus la précision du positionnement est faible si l'AOA est utilisée seule.

Le positionnement TOF (Time of Flight) est basé sur la télémétrie, où l'étiquette lance des mesures de distance avec chaque station de base qui doit être localisée. Une fois le processus de télémétrie terminé, la position est calculée.