基于UWB技术的DW1000芯片简单解析

近些年来随着物联网和机器人技术的大发展，精确定位技术的热度也随之攀升。目前精确定位的技术有很多，如基于wifi、RFID、zigbee、超声波、UWB等技术都可以实现精准定位。由于技术的不同，精度也不尽相同，造假也不同。本文将讲述基于超宽带技术的定位系统的技术实现框架和流程，由于本文主要参考DECAWAVE公司出品的DW1000芯片相关技术问题，因此对DW1000芯片实现产品化具有推动作用。

自从UWB定位芯片DW1000推向市场，UWB定位终于有了竞争力的方案了，芯片方案的出台给了这个行业良性发展的基础，但是每个行业的发展都不是一番风顺的，UWB定位也一样。
UWB定位技术目前基本都是采用DW1000的芯片，实际上这个芯片集成的算法很少，就是发个脉冲信号，主要的定位算法都是需要做定位的集成厂商来自己研究和优化，各家公司的定位研究都不开放，导致开发的难度高，投入的人力大，而且定位的偶然性误差会较大，因此，用DW1000做定位系统很容易，但是做好了，一点都不容易。
国内研发的UWB定位系统的公司的技术也在迎头赶上，这点从微软室内定位大赛就可以看出，中国公司的成绩也是越来越好，当然国内做的比较大的几家都是没去过室内定位大赛的，是具体去了没得奖还是没敢去就不知道了。但是说明国内的初创公司在UWB定位的研究上还是有实力的，名气大的只能在行业里混的时间长点，别的也说明不了啥问题。反之也说明了国外的公司水平也一般，在UWB定位这行业里，没必要外面的月亮更圆，可能墙内的花更香。
网上说了半天什么UWB简单，其实这些都不正确，简单和复杂是相对芯片和模块而言的，对集成商而言，做个3G的数据模块非常容易，买个成熟的就行，价格便宜，比自己做要强，而UWB则不一样，要从芯片开始做基础算法，所以难度大了不是一点半点。当然所有这些问题都可以通过算法的优化去解决，但是要花费大量的人力。相比WIFI和蓝牙等定位技术的开发难度，就不是在一个级别上，这也是成本居高不下的另外一个原因。新入行的企业一般都会碰到DW1000芯片例程调试等各方面的问题，调通之后精度收到各种因素的影响会有较大的误差，产品的资料又比较少，技术支持力度又不足等等，每个问题的解决都是充满艰辛的里程。
UWB定位的问题很多，研发难度只是其中的一部分。当然只要有市场的需求就没有克服不了的问题，UWB定位作为新的室内定位技术，在人员定位系统上的优势也是显而易见的。只要扎扎实实的做研发，还是能够做出优秀的产品的。

DecaWave公司的DW1000芯片。符合IEEE802.15.4-2011超宽带标准。按照数据手册上应该最小误差在10厘米以内。DW1000的最远传输距离为450米（直视距离，非直视距离为45米）。芯片功耗低，可双向测距和定位，可作为室内定位。

单电源电压:2.8 V至3.6 V

数据传输速率：110 kbit/s，850 kbit/s和6.8 Mbit/s；

6频段：从3.5 GHz至6.5 GHz

发射功率：-14 dBm/-10 dBm

发射功率密度:<-41.3dBm / MHz

支持数据包大小:1023字节

调制方式：BPM（二相调制）与BPSK（二进制相位调制）

FDMA：6通道

CDMA：12种不同的信道编码

工业级温度范围：-40°C至+ 85°C

读数据手册的摘录及心得：

DW1000需接外部38.4MHz的晶振，支持SPI通信。

DW1000有两个频率合成器，本地时钟即外部和系统时钟。带宽设置有两种模式：500MHz和900MHz。由相关寄存器设置特定的带宽模式。带宽设置的增加范围大了，相应功耗也就增加。因此该TX脉冲宽度允许传输的带宽应该合理控制。DW1000寄存器是不可编程的，需要写相关值来控制。

看完数据手册，接下来就好好啃两百多页的英文用户手册，看看SPI读写操作和各个寄存器值的读写操作。大概有四十多个寄存器。DW1000对于寄存器的操作十分严格，尤其是时间同步控制。两种定位方法：到达时间差（TDOA）和双向测距（TOF）定位。时间控制不合适会导致定位误差。

湿度大也会衰减发射信号的强度，影响距离，比如阴雨天时，收音机的信号就明显差很多。因为无线电波的传播介质发生了变化，介质的性质（介电常数）发生变化，电磁波波速就会产生变化。

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