概述

P440 UWB模块是一种波段在3.1G到4.8GHz之间的超宽带无线收发器。
实物图如下:



主要功能1——测距与通信(RCM)

原理:TW-TOF(Two-Way Time-of-Flight)双向时间飞行法
每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射请求性质的脉冲信号,模块B接收机在其时间戳上的Tb1接收到该信号。对信号加以一定的处理手段后,模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号,被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。由此可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间,从而确定飞行距离。

主要功能2——单基地雷达(MRM)

PulsOn 440单基地雷达模块(Monostatic Radar Module,MRM)是一个完全相干的短距离雷达。超宽带雷达发射高带宽的高斯脉冲,波形分辨率可达厘米级。这使得MRM在复杂环境中工作时具备杂波抑制所需的分辨率。

 
P440模块基础调制信号的时长和频

工作原理

检测时间通过超宽带脉冲在目标和天线之间反射来计算,单位为纳秒(ns)。根据已知的射频信号速度即每纳秒0.3米,可推算出目标与天线的距离。在使用标准全向天线的前提下,MRM检测范围可达80米。用户可根据实际需要通过更改天线来提高MRM性能。


主要功能3——测距网(RangeNet)

 

功能介绍

 

    测距网RangeNet是P440在RCM的基础上拓展的系统功能,可以满足区域内多个模块之间进行测距时所需解决的问题,比如模块串扰、映射关系的选择、规定时序以及多个子系统的拓展等。RangeNet 的API允许用户在定义一个网络的同时,定义网络内模块的行为,而在网络内的操作由P440来控制。具体来说,P440负责调度测距请求,保持所有邻居的数据库,在主机与网络之间传递信息。
    RangeNet 驻留在网络节点中。每个节点可以向多个其它节点发出测距请求和对多个其它节点发出的测距请求做出及时响应。RangeNet 的节点可以被设置成“信标”和“发起者”。信标不主动发出测距请求,它仅仅向周围节点宣告它的存在并且自动对收到的测距请求进行响应。发起者定期自主向周围节点发起测距邀请并且把测距结果发送给相连的主机。

 

RangeNet是在以P440 UWB模块组成的RCM链接层基础上实现的无线介质访问控制层(MAC),减轻使用者直接通过 RCM 链接层来初始化数据包从而协调飞行时间所带来的负担。详细的说明如上图所示。
 
组网协议
RangeNet 支持两种协议选项:随机调度 (ALOHA)和时分多址(TDMA)。主机可以动态地在这两种媒体访问控制模式之间进行切换。
以ALOHA为例:如下图,这个网络由 A 到 F 共 6 个节点组成。节点 A 向节点 B 发出测距请求,节点B 根据嵌入的双向飞行时间协议在精确的时间点发回一个测距响应数据包。这个完整的互动过程表示一个“测距对话”。节点 A 在收到节点 B 的响应后计算两点之间的距离,然后把这个数据和其它指标一起发给主机。

RangeNet 对网络系统的资源进行了优化,能够高效地管理系统网络,使其尤其适用于节点之间距离很远,需要被同时监控的目标数量很多,运动目标的速度较快的跟踪定位场合。

 

主要功能4——双基地雷达与信道分析工具(CAT)

CAT的API以及GUI允许用户将P440模块作为一个双基地雷达或者通信传播工具。用户对模块进行设置,启动发射,然后采集、显示以及记录数据。还可以报告并记录下很多其它类型的统计数据,比如误包率,误码率,发送的数据包数量,发送的码元,以及信噪比(Eb/No)等。
 
下图为分辨率61ps的捕获波形:

P440可以用于以下场合:

无人机编队飞行

 

无人车室外自动跟随

 

无人车室内自动跟随及自动避障

 

无人机自动跟随汽车

 


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