ESP32 UWB Pro – сверхширокополосный модуль с усилителем

В этой подробной статье мы рассмотрим технологию сверхширокополосной связи с использованием модуля ESP32 UWB Pro. Этот модуль оснащен чипом DW1000 UWB, а также чипом усилителя мощности. Хотя чип DW1000 UWB имеет собственный диапазон обнаружения около 40 метров, добавление чипа усилителя позволяет увеличить расстояние обнаружения до 200 метров .

Сверхширокополосный (UWB) — это протокол беспроводной связи малого радиуса действия, который использует радиоволны для безопасного, надежного определения дальности и точного зондирования, обеспечивая расширенный пространственный контекст для беспроводных устройств.

В этом руководстве мы рассмотрим конструкцию платы, технические характеристики и различные приложения модуля ESP32 UWB Pro. Кроме того, мы узнаем, как использовать эту плату для высокоточного определения дальности и локализации, включая тестирование расстояний.

Чтобы получить более полное представление о технологии UWB , мы рекомендуем вам ознакомиться с нашими предыдущими статьями, посвященными чипам DW1000 и DW3000, прежде чем приступать к изучению этого руководства:

Необходимые компоненты

Плата ESP32 UWB Pro.
Плата ESP32 UWB Pro с дисплеем (купить на AliExpress).
USB-кабель типа C.

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

ESP32 DW1000 UWB (сверхширокополосная) профессиональная плата

Сверхширокополосная связь (Ultra-wideband, UWB) — это протокол беспроводной связи малого радиуса действия, работающий посредством радиоволн и обеспечивающий надежное и точное измерение дальности, создавая новое измерение пространственного контекста для беспроводных устройств.

Плата ESP32 DW1000 UWB (Ultra Wideband) Pro производится компанией Makerfabs. Она использует чип DW1000 UWB Pro для сверхширокополосной связи.

В частности, ESP32 UWB и UWB DW3000, которые предлагают максимальное расстояние 40 метров, могут быть недостаточными для определенных приложений позиционирования на открытом воздухе или позиционирования больших хранилищ. Для решения этой проблемы после обширных испытаний была разработана высокомощная версия трансивера UWB.

С версией высокой мощности максимальное расстояние, которого можно достичь, составляет до 200 метров. Этот увеличенный диапазон делает его более подходящим для приложений, где требуются большие расстояния, например, для позиционирования на открытом воздухе или позиционирования на больших складах. Эта разработка демонстрирует универсальность технологии UWB и ее потенциал для удовлетворения широкого спектра требований беспроводной связи.

Особенности DW1000 UWB Pro

Основные характеристики DW1000 UWB Pro включают в себя:

Технология UWB: DW1000 использует технологию UWB, которая работает в диапазоне частот 3,5–6,5 ГГц, обеспечивая высокоточную связь с низким энергопотреблением.
Точность: чип может достигать сантиметровой точности определения местоположения и дальности, измеряя время, необходимое для прохождения сигнала между передатчиком и приемником.
Скорость передачи данных: DW1000 поддерживает несколько скоростей передачи данных, включая 110 кбит/с, 850 кбит/с и 6,8 Мбит/с.
Поддержка каналов: устройство поддерживает 6 различных каналов, что обеспечивает большую гибкость при проектировании и эксплуатации системы.
Низкое энергопотребление: DW1000 разработан для низкого энергопотребления, что делает его пригодным для устройств с питанием от батарей и энергосберегающих систем.
Интеграция: чип можно легко интегрировать в различные устройства и системы, включая устройства Интернета вещей, робототехнику и промышленную автоматику.
Безопасность: DW1000 имеет встроенные функции безопасности, такие как шифрование данных и протоколы безопасного диапазона, для обеспечения безопасной связи.
Масштабируемость: технология UWB, используемая в DW1000, позволяет разрабатывать крупномасштабные сети с тысячами узлов.

Основные характеристики платы ESP32 UWB Pro

Модуль ESP32 для быстрых и мощных приложений.
Поддержка Wi-Fi, Bluetooth.
Совместимость с Arduino IDE.
USB-разъем типа C.
Диапазон напряжения питания USB-платы: 4,8~5,5 В, типичное значение 5,0 В.
Встроенный OLED-дисплей размером 1,3 дюйма и разрешением 128*64 позволяет напрямую отображать результаты измерения расстояния.
Зарядное устройство и разъем для LiPo-аккумулятора, поэтому этот модуль может работать отдельно с аккумуляторами.
Обновите положение UWB, чтобы модуль можно было напрямую установить в корпус.

Диапазон DW1000 UWB Pro

Дальность действия приемопередатчика Decawave DW1000 UWB зависит от различных факторов, таких как окружающая среда, конструкция антенны и настройки устройства. Однако в типичных условиях эксплуатации DW1000 может достигать дальности связи в пределах прямой видимости до 290 метров (приблизительно 950 футов). На эту дальность могут влиять такие факторы как сила сигнала, помехи и препятствия на пути связи.

Для достижения желаемого диапазона действия в конкретных приложениях крайне важно оптимизировать конструкцию антенны, настройки устройства и факторы окружающей среды.

Исходный код программы и библиотеки

Давайте посмотрим код для модуля ESP32 UWB Pro с дисплеем. ESP32 UWB Pro имеет чип DW1000 с усилителем. Следовательно, ему требуется модифицированная библиотека DW1000. Помимо библиотеки DW1000, ему также требуется библиотека для OLED-дисплея.

Модифицированная библиотека DW1000: Загрузить
Библиотека Adafruit GFX: Загрузить
Библиотека Adafruit SSD1306: Загрузить

После установки библиотек нам нужно загрузить код в пару модулей ESP32 UWB Pro. Один из модулей будет выступать в качестве якоря (Anchor), а другой — в качестве тега (Tag).

Подготовьте модуль и подключите его к ПК с помощью кабеля Type-C. Выберите плату разработки «ESP32 Dev Module» и порт.

Код якоря

Загрузите следующий скетч на плату ESP32 UWB Pro. Этот модуль может быть якорным портом для получения сигнала другого устройства UWB.

#include <SPI.h>
#include "DW1000Ranging.h"
 
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
 
#define ANCHOR_ADD "86:17:5B:D5:A9:9A:E2:9C"
 
#define SPI_SCK 18
#define SPI_MISO 19
#define SPI_MOSI 23
 
#define UWB_RST 27 // reset pin
#define UWB_IRQ 34 // irq pin
#define UWB_SS 21  // spi select pin
 
#define I2C_SDA 4
#define I2C_SCL 5
 
Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);
 
void setup()
{
    Serial.begin(115200);
 
    Wire.begin(I2C_SDA, I2C_SCL);
    delay(1000);
    // SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally
    if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))
    { // Address 0x3C for 128x32
        Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
        for (;;)
            ; // Don't proceed, loop forever
    }
    display.clearDisplay();
 
    logoshow();
 
    // init the configuration
    SPI.begin(SPI_SCK, SPI_MISO, SPI_MOSI);
    DW1000Ranging.initCommunication(UWB_RST, UWB_SS, UWB_IRQ); // Reset, CS, IRQ pin
 
    DW1000Ranging.attachNewRange(newRange);
    DW1000Ranging.attachBlinkDevice(newBlink);
    DW1000Ranging.attachInactiveDevice(inactiveDevice);
 
    DW1000Ranging.startAsAnchor(ANCHOR_ADD, DW1000.MODE_LONGDATA_RANGE_LOWPOWER, false);
}
 
void loop()
{
    DW1000Ranging.loop();
}
 
void newRange()
{
    Serial.print("from: ");
    Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getShortAddress(), HEX);
    Serial.print("\t Range: ");
    Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRange());
    Serial.print(" m");
    Serial.print("\t RX power: ");
    Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRXPower());
    Serial.println(" dBm");
}
 
void newBlink(DW1000Device *device)
{
    Serial.print("blink; 1 device added ! -> ");
    Serial.print(" short:");
    Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);
}
 
void inactiveDevice(DW1000Device *device)
{
    Serial.print("delete inactive device: ");
    Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);
}
 
void logoshow(void)
{
    display.clearDisplay();
 
    display.setTextSize(2);              // Normal 1:1 pixel scale
    display.setTextColor(SSD1306_WHITE); // Draw white text
    display.setCursor(0, 0);             // Start at top-left corner
    display.println(F("Makerfabs"));
    display.println(F("UWB Anchor"));
 
    display.setTextSize(1);
    display.setCursor(0, 40); // Start at top-left corner
    display.println(ANCHOR_ADD);
    display.display();
}

#include <SPI.h>

#include "DW1000Ranging.h"

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define ANCHOR_ADD "86:17:5B:D5:A9:9A:E2:9C"

#define SPI_SCK 18

#define SPI_MISO 19

#define SPI_MOSI 23

#define UWB_RST 27 // reset pin

#define UWB_IRQ 34 // irq pin

#define UWB_SS 21 // spi select pin

#define I2C_SDA 4

#define I2C_SCL 5

Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);

void setup()

{

Serial.begin(115200);

Wire.begin(I2C_SDA, I2C_SCL);

delay(1000);

// SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally

if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))

{ // Address 0x3C for 128x32

Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

for (;;)

; // Don't proceed, loop forever

}

display.clearDisplay();

logoshow();

// init the configuration

SPI.begin(SPI_SCK, SPI_MISO, SPI_MOSI);

DW1000Ranging.initCommunication(UWB_RST, UWB_SS, UWB_IRQ); // Reset, CS, IRQ pin

DW1000Ranging.attachNewRange(newRange);

DW1000Ranging.attachBlinkDevice(newBlink);

DW1000Ranging.attachInactiveDevice(inactiveDevice);

DW1000Ranging.startAsAnchor(ANCHOR_ADD, DW1000.MODE_LONGDATA_RANGE_LOWPOWER, false);

}

void loop()

{

DW1000Ranging.loop();

}

void newRange()

{

Serial.print("from: ");

Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getShortAddress(), HEX);

Serial.print("\t Range: ");

Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRange());

Serial.print(" m");

Serial.print("\t RX power: ");

Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRXPower());

Serial.println(" dBm");

}

void newBlink(DW1000Device *device)

{

Serial.print("blink; 1 device added ! -> ");

Serial.print(" short:");

Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);

}

void inactiveDevice(DW1000Device *device)

{

Serial.print("delete inactive device: ");

Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);

}

void logoshow(void)

{

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2); // Normal 1:1 pixel scale

display.setTextColor(SSD1306_WHITE); // Draw white text

display.setCursor(0, 0); // Start at top-left corner

display.println(F("Makerfabs"));

display.println(F("UWB Anchor"));

display.setTextSize(1);

display.setCursor(0, 40); // Start at top-left corner

display.println(ANCHOR_ADD);

display.display();

}

Код тега

Загрузите следующий скетч на плату ESP32 UWB Pro. Этот модуль может быть портом тега для отправки сигнала на другую плату UWB.

#include <SPI.h>
#include "DW1000Ranging.h"
 
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
 
#define TAG_ADDR "7D:00:22:EA:82:60:3B:9B"
 
// #define DEBUG
 
#define SPI_SCK 18
#define SPI_MISO 19
#define SPI_MOSI 23
 
#define UWB_RST 27 // reset pin
#define UWB_IRQ 34 // irq pin
#define UWB_SS 21   // spi select pin
 
#define I2C_SDA 4
#define I2C_SCL 5
 
struct Link
{
    uint16_t anchor_addr;
    float range;
    float dbm;
    struct Link *next;
};
 
struct Link *uwb_data;
 
Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);
 
void setup()
{
    Serial.begin(115200);
 
    Wire.begin(I2C_SDA, I2C_SCL);
    delay(1000);
    // SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally
    if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))
    { // Address 0x3C for 128x32
        Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
        for (;;)
            ; // Don't proceed, loop forever
    }
    display.clearDisplay();
 
    logoshow();
 
    // init the configuration
    SPI.begin(SPI_SCK, SPI_MISO, SPI_MOSI);
    DW1000Ranging.initCommunication(UWB_RST, UWB_SS, UWB_IRQ); // Reset, CS, IRQ pin
    // define the sketch as anchor. It will be great to dynamically change the type of module
    DW1000Ranging.attachNewRange(newRange);
    DW1000Ranging.attachNewDevice(newDevice);
    DW1000Ranging.attachInactiveDevice(inactiveDevice);
    // Enable the filter to smooth the distance
    // DW1000Ranging.useRangeFilter(true);
 
    // we start the module as a tag
    DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_RANGE_LOWPOWER);
    // DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_SHORTDATA_FAST_LOWPOWER);
    // DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_FAST_LOWPOWER);
    // DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_SHORTDATA_FAST_ACCURACY);
    // DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_FAST_ACCURACY);
    // DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_RANGE_ACCURACY);
 
    uwb_data = init_link();
}
 
long int runtime = 0;
 
void loop()
{
    DW1000Ranging.loop();
    if ((millis() - runtime) > 1000)
    {
        display_uwb(uwb_data);
        runtime = millis();
    }
}
 
void newRange()
{
    Serial.print("from: ");
    Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getShortAddress(), HEX);
    Serial.print("\t Range: ");
    Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRange());
    Serial.print(" m");
    Serial.print("\t RX power: ");
    Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRXPower());
    Serial.println(" dBm");
 
    fresh_link(uwb_data, DW1000Ranging.getDistantDevice()->getShortAddress(), DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRange(), DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRXPower());
    // print_link(uwb_data);
}
 
void newDevice(DW1000Device *device)
{
    Serial.print("ranging init; 1 device added ! -> ");
    Serial.print(" short:");
    Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);
 
    add_link(uwb_data, device->getShortAddress());
}
 
void inactiveDevice(DW1000Device *device)
{
    Serial.print("delete inactive device: ");
    Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);
 
    delete_link(uwb_data, device->getShortAddress());
}
 
// Data Link
 
struct Link *init_link()
{
#ifdef DEBUG
    Serial.println("init_link");
#endif
    struct Link *p = (struct Link *)malloc(sizeof(struct Link));
    p->next = NULL;
    p->anchor_addr = 0;
    p->range = 0.0;
 
    return p;
}
 
void add_link(struct Link *p, uint16_t addr)
{
#ifdef DEBUG
    Serial.println("add_link");
#endif
    struct Link *temp = p;
    // Find struct Link end
    while (temp->next != NULL)
    {
        temp = temp->next;
    }
 
    Serial.println("add_link:find struct Link end");
    // Create a anchor
    struct Link *a = (struct Link *)malloc(sizeof(struct Link));
    a->anchor_addr = addr;
    a->range = 0.0;
    a->dbm = 0.0;
    a->next = NULL;
 
    // Add anchor to end of struct Link
    temp->next = a;
 
    return;
}
 
struct Link *find_link(struct Link *p, uint16_t addr)
{
#ifdef DEBUG
    Serial.println("find_link");
#endif
    if (addr == 0)
    {
        Serial.println("find_link:Input addr is 0");
        return NULL;
    }
 
    if (p->next == NULL)
    {
        Serial.println("find_link:Link is empty");
        return NULL;
    }
 
    struct Link *temp = p;
    // Find target struct Link or struct Link end
    while (temp->next != NULL)
    {
        temp = temp->next;
        if (temp->anchor_addr == addr)
        {
            // Serial.println("find_link:Find addr");
            return temp;
        }
    }
 
    Serial.println("find_link:Can't find addr");
    return NULL;
}
 
void fresh_link(struct Link *p, uint16_t addr, float range, float dbm)
{
#ifdef DEBUG
    Serial.println("fresh_link");
#endif
    struct Link *temp = find_link(p, addr);
    if (temp != NULL)
    {
 
        temp->range = range;
        temp->dbm = dbm;
        return;
    }
    else
    {
        Serial.println("fresh_link:Fresh fail");
        return;
    }
}
 
void print_link(struct Link *p)
{
#ifdef DEBUG
    Serial.println("print_link");
#endif
    struct Link *temp = p;
 
    while (temp->next != NULL)
    {
        // Serial.println("Dev %d:%d m", temp->next->anchor_addr, temp->next->range);
        Serial.println(temp->next->anchor_addr, HEX);
        Serial.println(temp->next->range);
        Serial.println(temp->next->dbm);
        temp = temp->next;
    }
 
    return;
}
 
void delete_link(struct Link *p, uint16_t addr)
{
#ifdef DEBUG
    Serial.println("delete_link");
#endif
    if (addr == 0)
        return;
 
    struct Link *temp = p;
    while (temp->next != NULL)
    {
        if (temp->next->anchor_addr == addr)
        {
            struct Link *del = temp->next;
            temp->next = del->next;
            free(del);
            return;
        }
        temp = temp->next;
    }
    return;
}
 
// SSD1306
 
void logoshow(void)
{
    display.clearDisplay();
 
    display.setTextSize(2);              // Normal 1:1 pixel scale
    display.setTextColor(SSD1306_WHITE); // Draw white text
    display.setCursor(0, 0);             // Start at top-left corner
    display.println(F("Makerfabs"));
 
    display.setTextSize(1);
    display.setCursor(0, 20); // Start at top-left corner
    display.println(F("DW1000 DEMO"));
    display.display();
    delay(2000);
}
 
void display_uwb(struct Link *p)
{
    struct Link *temp = p;
    int row = 0;
 
    display.clearDisplay();
 
    display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
 
    if (temp->next == NULL)
    {
        display.setTextSize(2);
        display.setCursor(0, 0);
        display.println("No Anchor");
        display.display();
        return;
    }
 
    while (temp->next != NULL)
    {
        temp = temp->next;
 
        // Serial.println("Dev %d:%d m", temp->next->anchor_addr, temp->next->range);
        Serial.println(temp->anchor_addr, HEX);
        Serial.println(temp->range);
 
        char c[30];
 
        // sprintf(c, "%X:%.1f m %.1f", temp->anchor_addr, temp->range, temp->dbm);
        // sprintf(c, "%X:%.1f m", temp->anchor_addr, temp->range);
        sprintf(c, "%.1f m", temp->range);
        display.setTextSize(2);
        display.setCursor(0, row++ * 32); // Start at top-left corner
        display.println(c);
 
        display.println("");
 
        sprintf(c, "%.2f dbm", temp->dbm);
        display.setTextSize(2);
        display.println(c);
 
        if (row >= 1)
        {
            break;
        }
    }
    delay(100);
    display.display();
    return;
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

#include <SPI.h>

#include "DW1000Ranging.h"

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define TAG_ADDR "7D:00:22:EA:82:60:3B:9B"

// #define DEBUG

#define SPI_SCK 18

#define SPI_MISO 19

#define SPI_MOSI 23

#define UWB_RST 27 // reset pin

#define UWB_IRQ 34 // irq pin

#define UWB_SS 21 // spi select pin

#define I2C_SDA 4

#define I2C_SCL 5

struct Link

{

uint16_t anchor_addr;

float range;

float dbm;

struct Link *next;

};

struct Link *uwb_data;

Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);

void setup()

{

Serial.begin(115200);

Wire.begin(I2C_SDA, I2C_SCL);

delay(1000);

// SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally

if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))

{ // Address 0x3C for 128x32

Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

for (;;)

; // Don't proceed, loop forever

}

display.clearDisplay();

logoshow();

// init the configuration

SPI.begin(SPI_SCK, SPI_MISO, SPI_MOSI);

DW1000Ranging.initCommunication(UWB_RST, UWB_SS, UWB_IRQ); // Reset, CS, IRQ pin

// define the sketch as anchor. It will be great to dynamically change the type of module

DW1000Ranging.attachNewRange(newRange);

DW1000Ranging.attachNewDevice(newDevice);

DW1000Ranging.attachInactiveDevice(inactiveDevice);

// Enable the filter to smooth the distance

// DW1000Ranging.useRangeFilter(true);

// we start the module as a tag

DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_RANGE_LOWPOWER);

// DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_SHORTDATA_FAST_LOWPOWER);

// DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_FAST_LOWPOWER);

// DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_SHORTDATA_FAST_ACCURACY);

// DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_FAST_ACCURACY);

// DW1000Ranging.startAsTag(TAG_ADDR, DW1000.MODE_LONGDATA_RANGE_ACCURACY);

uwb_data = init_link();

}

long int runtime = 0;

void loop()

{

DW1000Ranging.loop();

if ((millis() - runtime) > 1000)

{

display_uwb(uwb_data);

runtime = millis();

}

void newRange()

{

Serial.print("from: ");

Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getShortAddress(), HEX);

Serial.print("\t Range: ");

Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRange());

Serial.print(" m");

Serial.print("\t RX power: ");

Serial.print(DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRXPower());

Serial.println(" dBm");

fresh_link(uwb_data, DW1000Ranging.getDistantDevice()->getShortAddress(), DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRange(), DW1000Ranging.getDistantDevice()->getRXPower());

// print_link(uwb_data);

}

void newDevice(DW1000Device *device)

{

Serial.print("ranging init; 1 device added ! -> ");

Serial.print(" short:");

Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);

add_link(uwb_data, device->getShortAddress());

}

void inactiveDevice(DW1000Device *device)

{

Serial.print("delete inactive device: ");

Serial.println(device->getShortAddress(), HEX);

delete_link(uwb_data, device->getShortAddress());

}

// Data Link

struct Link *init_link()

{

#ifdef DEBUG

Serial.println("init_link");

#endif

struct Link *p = (struct Link *)malloc(sizeof(struct Link));

p->next = NULL;

p->anchor_addr = 0;

p->range = 0.0;

return p;

}

void add_link(struct Link *p, uint16_t addr)

{

#ifdef DEBUG

Serial.println("add_link");

#endif

struct Link *temp = p;

// Find struct Link end

while (temp->next != NULL)

{

temp = temp->next;

}

Serial.println("add_link:find struct Link end");

// Create a anchor

struct Link *a = (struct Link *)malloc(sizeof(struct Link));

a->anchor_addr = addr;

a->range = 0.0;

a->dbm = 0.0;

a->next = NULL;

// Add anchor to end of struct Link

temp->next = a;

return;

}

struct Link *find_link(struct Link *p, uint16_t addr)

{

#ifdef DEBUG

Serial.println("find_link");

#endif

if (addr == 0)

{

Serial.println("find_link:Input addr is 0");

return NULL;

}

if (p->next == NULL)

{

Serial.println("find_link:Link is empty");

return NULL;

}

struct Link *temp = p;

// Find target struct Link or struct Link end

while (temp->next != NULL)

{

temp = temp->next;

if (temp->anchor_addr == addr)

{

// Serial.println("find_link:Find addr");

return temp;

}

Serial.println("find_link:Can't find addr");

return NULL;

}

void fresh_link(struct Link *p, uint16_t addr, float range, float dbm)

{

#ifdef DEBUG

Serial.println("fresh_link");

#endif

struct Link *temp = find_link(p, addr);

if (temp != NULL)

{

temp->range = range;

temp->dbm = dbm;

return;

}

else

{

Serial.println("fresh_link:Fresh fail");

return;

}

void print_link(struct Link *p)

{

#ifdef DEBUG

Serial.println("print_link");

#endif

struct Link *temp = p;

while (temp->next != NULL)

{

// Serial.println("Dev %d:%d m", temp->next->anchor_addr, temp->next->range);

Serial.println(temp->next->anchor_addr, HEX);

Serial.println(temp->next->range);

Serial.println(temp->next->dbm);

temp = temp->next;

}

return;

}

void delete_link(struct Link *p, uint16_t addr)

{

#ifdef DEBUG

Serial.println("delete_link");

#endif

if (addr == 0)

return;

struct Link *temp = p;

while (temp->next != NULL)

{

if (temp->next->anchor_addr == addr)

{

struct Link *del = temp->next;

temp->next = del->next;

free(del);

return;

}

temp = temp->next;

}

return;

}

// SSD1306

void logoshow(void)

{

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2); // Normal 1:1 pixel scale

display.setTextColor(SSD1306_WHITE); // Draw white text

display.setCursor(0, 0); // Start at top-left corner

display.println(F("Makerfabs"));

display.setTextSize(1);

display.setCursor(0, 20); // Start at top-left corner

display.println(F("DW1000 DEMO"));

display.display();

delay(2000);

}

void display_uwb(struct Link *p)

{

struct Link *temp = p;

int row = 0;

display.clearDisplay();

display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

if (temp->next == NULL)

{

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0, 0);

display.println("No Anchor");

display.display();

return;

}

while (temp->next != NULL)

{

temp = temp->next;

// Serial.println("Dev %d:%d m", temp->next->anchor_addr, temp->next->range);

Serial.println(temp->anchor_addr, HEX);

Serial.println(temp->range);

char c[30];

// sprintf(c, "%X:%.1f m %.1f", temp->anchor_addr, temp->range, temp->dbm);

// sprintf(c, "%X:%.1f m", temp->anchor_addr, temp->range);

sprintf(c, "%.1f m", temp->range);

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0, row++ * 32); // Start at top-left corner

display.println(c);

display.println("");

sprintf(c, "%.2f dbm", temp->dbm);

display.setTextSize(2);

display.println(c);

if (row >= 1)

{

break;

}

delay(100);

display.display();

return;

}

Демонстрация и тестирование на полигоне

После загрузки кода на платы якоря и тега вы можете начать процесс тестирования. Для приложения батареи я отключил код OLED для платы якоря.

Откройте последовательный монитор для платы якоря и тега.

Расположите платы якоря и тега рядом друг с другом и проверьте минимальное расстояние.

Так как эта плата предназначена для тестирования на больших расстояниях, минимальное расстояние, которое она показывает, немного некорректно. Она показывала расстояние 0,5 м, когда была размещена на расстоянии 0,2 м друг от друга. Поэтому она показывает дополнительное расстояние в 300 см.

Тестирование на открытом воздухе

По данным производителя, дальность действия платы составляет 200 метров. Поэтому мы решили вынести его на улицу для проверки дальности действия.

Я запитал якорь от аккумулятора и установил его в неподвижном положении на скамье.

Тогда метка была подвижной частью в этом тестировании. OLED-дисплей показывает измеренное расстояние в метрах, а мощность сигнала — дБм.

После перемещения на определенное расстояние около 25 метров от якоря OLED-дисплей показал следующее расстояние и уровень сигнала.

При дальнейшем движении OLED продолжал непрерывно отображать расстояние, и сигнал был правильным. Но сила сигнала начала уменьшаться.

Когда мы приблизились на расстояние 100 метров, уровень сигнала еще больше снизился.

На расстоянии 142 метров сигнал был четким и ясным.

На расстоянии около 150 метров уровень сигнала начал резко ослабевать, а иногда OLED-дисплей не показывал якорь, поскольку иногда пропускал сигнал.

После того, как мы продвинулись дальше, сигнал был потерян, и тег принимал сигнал только иногда от якоря. Большую часть времени сигнал был потерян. Но нам удалось преодолеть расстояние в 176 метров.

В дальнейшем мы прекратили тестирование, поскольку уровень сигнала был слишком слабым, и метка редко могла его принять.

Заключение

В заключение, тестирование диапазона на открытом воздухе показало, что производительность платы не соответствует заявленному производителем диапазону в 200 метров. Это могло произойти из-за наличия препятствий, таких как деревья, и отсутствия прямой видимости во время тестирования. Вы можете провести надлежащее тестирование еще раз, если хотите получить показания на большем расстоянии.

Сигнал был четким и правильным до расстояния 142 метров. Однако за пределами этой точки сила сигнала начала значительно ослабевать, и соединение стало прерывистым на расстоянии 150 метров. В конечном итоге максимальное зарегистрированное расстояние составило 176 метров, но сигнал был слишком слабым и редко принимался меткой в этой точке.

Следовательно, для практического применения целесообразно считать, что эффективный радиус действия устройства составляет менее заявленных 200 метров.

Видео, демонстрирующее работу проекта

Ссылка на видео на YouTube

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

33 просмотров

Необходимые компоненты

ESP32 DW1000 UWB (сверхширокополосная) профессиональная плата

Особенности DW1000 UWB Pro

Основные характеристики платы ESP32 UWB Pro

Диапазон DW1000 UWB Pro

Исходный код программы и библиотеки

Код якоря

Код тега

Демонстрация и тестирование на полигоне

Тестирование на открытом воздухе

Заключение

Видео, демонстрирующее работу проекта

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ