DWM1000 測距原理簡單分析
DWM1000 超寬頻測距,使用的TOF(time of fly) 的方式,也就是計算無線電磁波傳輸時間,通過傳輸的時間換算成距離。 電磁波傳輸速率和光速一樣,速度是299792.458km/s,可參見百度百科。如果想通過測試這個傳播時間換算距離,那麼就需要非常高的內部時鐘。然。。。並不是有了高速的內部時鐘即可測距,還需要一點,資料送達天線的精確時間,也就是我們傳送資料時,何時將資料送到天線,以及接收到有效資料到天線時的確切時鐘。 理論上所有滿足以上兩點的射頻收發器都可以實現TOF測距。
DWM1000有一個delayed 傳送,也就是延時傳送,可以精確控制傳送時間,其實這個可用可不用,用了它可以減少一次資料傳輸而已。
下面簡單介紹官方提供基礎例子中的SS-TWR 和 DS-TWR
不論SS-TWR 還是DS-TWR 都是雙邊測距,能夠得到兩個模組之間的距離資訊,而不是位置資訊,位置資訊需要後期使用高中數學知識計算。
參考官方資料,但並不會逐句翻譯,儘量寫我的理解,且別人更容易理解的語句。
官方參考資料:《dw1000_user_manual_2.10》APPENDIX 3: Two-Way Ranging
1 Single-sided Two-way Ranging(SS-TWR)
一共有兩個裝置,也就是兩個DWM1000 模組,分別稱為DeviceA 和 DeviceB, DeviceA 在A 時刻傳送一條資訊給DeveiceB,經過空中一段時間傳播(Tprop)在時刻B到達B裝置。
我們很直觀的可以看到,時刻B - 時刻A 就是訊號的傳播時間,也就是Tprop,然後換算距離,是否可行? 答案是不能! 因為A 和B 都有獨立的時鐘,並沒有同步,假如二者時鐘可以同步,那麼這樣計算是最好的。
什麼是二者時鐘同步? 就是某一個時刻下,裝置A 和 裝置B 時鐘節拍一樣,假如都是20180個時鐘節拍(時鐘節拍從系統上電或者PLL穩定後,從0到最大然後依次0 最大往復)或者兩者知道確切的差值。然DWM1000 模組間顯然沒有這麼高的能力讓不同模組間時鐘同步。
待續