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    概述

    P440 UWB模塊是一種波段在3.1G到4.8GHz之間的超寬帶無線收發器。
    實物圖如下:



    主要功能1——測距與通信(RCM)

    原理:TW-TOF(Two-Way Time-of-Flight)雙向時間飛行法
    每個模塊從啟動開始即會生成一條獨立的時間戳。模塊A的發射機在其時間戳上的Ta1發射請求性質的脈沖信號,模塊B接收機在其時間戳上的Tb1接收到該信號。對信號加以一定的處理手段后,模塊B在Tb2時刻發射一個響應性質的信號,被模塊A在自己的時間戳Ta2時刻接收。由此可以計算出脈沖信號在兩個模塊之間的飛行時間,從而確定飛行距離。

    主要功能2——單基地雷達(MRM)

    PulsOn 440單基地雷達模塊(Monostatic Radar Module,MRM)是一個完全相干的短距離雷達。超寬帶雷達發射高帶寬的高斯脈沖,波形分辨率可達厘米級。這使得MRM在復雜環境中工作時具備雜波抑制所需的分辨率。

     
    P440模塊基礎調制信號的時長和頻

    工作原理

    檢測時間通過超寬帶脈沖在目標和天線之間反射來計算,單位為納秒(ns)。根據已知的射頻信號速度即每納秒0.3米,可推算出目標與天線的距離。在使用標準全向天線的前提下,MRM檢測范圍可達80米。用戶可根據實際需要通過更改天線來提高MRM性能。


    主要功能3——測距網(RangeNet)

     

    功能介紹

     

        測距網RangeNet是P440在RCM的基礎上拓展的系統功能,可以滿足區域內多個模塊之間進行測距時所需解決的問題,比如模塊串擾、映射關系的選擇、規定時序以及多個子系統的拓展等。RangeNet 的API允許用戶在定義一個網絡的同時,定義網絡內模塊的行為,而在網絡內的操作由P440來控制。具體來說,P440負責調度測距請求,保持所有鄰居的數據庫,在主機與網絡之間傳遞信息。
        RangeNet 駐留在網絡節點中。每個節點可以向多個其它節點發出測距請求和對多個其它節點發出的測距請求做出及時響應。RangeNet 的節點可以被設置成“信標”和“發起者”。信標不主動發出測距請求,它僅僅向周圍節點宣告它的存在并且自動對收到的測距請求進行響應。發起者定期自主向周圍節點發起測距邀請并且把測距結果發送給相連的主機。

     

    RangeNet是在以P440 UWB模塊組成的RCM鏈接層基礎上實現的無線介質訪問控制層(MAC),減輕使用者直接通過 RCM 鏈接層來初始化數據包從而協調飛行時間所帶來的負擔。詳細的說明如上圖所示。
     
    組網協議
    RangeNet 支持兩種協議選項:隨機調度 (ALOHA)和時分多址(TDMA)。主機可以動態地在這兩種媒體訪問控制模式之間進行切換。
    以ALOHA為例:如下圖,這個網絡由 A 到 F 共 6 個節點組成。節點 A 向節點 B 發出測距請求,節點B 根據嵌入的雙向飛行時間協議在精確的時間點發回一個測距響應數據包。這個完整的互動過程表示一個“測距對話”。節點 A 在收到節點 B 的響應后計算兩點之間的距離,然后把這個數據和其它指標一起發給主機。

    RangeNet 對網絡系統的資源進行了優化,能夠高效地管理系統網絡,使其尤其適用于節點之間距離很遠,需要被同時監控的目標數量很多,運動目標的速度較快的跟蹤定位場合。

     

    主要功能4——雙基地雷達與信道分析工具(CAT)

    CAT的API以及GUI允許用戶將P440模塊作為一個雙基地雷達或者通信傳播工具。用戶對模塊進行設置,啟動發射,然后采集、顯示以及記錄數據。還可以報告并記錄下很多其它類型的統計數據,比如誤包率,誤碼率,發送的數據包數量,發送的碼元,以及信噪比(Eb/No)等。
     
    下圖為分辨率61ps的捕獲波形:

    P440可以用于以下場合:

    無人機編隊飛行

     

    無人車室外自動跟隨

     

    無人車室內自動跟隨及自動避障

     

    無人機自動跟隨汽車

     


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