作者：王洪勝

UWB技術(shù)概述

超寬帶（Ultra-Wideband，UWB）技術(shù)是一種先進(jìn)的無線通信技術(shù)，其工作原理是通過發(fā)射超寬帶脈沖信號(hào)來傳輸數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)無線通信技術(shù)相比，UWB技術(shù)具有頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低等顯著優(yōu)勢(shì)。它能夠在短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度的定位和測(cè)距功能，這使得UWB技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)、智能交通、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在我們?cè)O(shè)計(jì)的指向性遙控器的設(shè)計(jì)中，利用UWB角度（AoA）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控器位置和方向的精準(zhǔn)定位。

方案介紹

安富利北京實(shí)驗(yàn)室利用TDK IMU和村田UWB模組，UWB模組內(nèi)置NXP SR150 UWB芯片。系統(tǒng)框圖如下：

在本方案中利用UWB模組的AOA信息來實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的指向性功能，利用IMU跟蹤鼠標(biāo)的姿態(tài)實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的精細(xì)控制，利用藍(lán)牙來實(shí)現(xiàn)一個(gè)HID設(shè)備，利用HID的鼠標(biāo)絕對(duì)描述符控制光標(biāo)。

NXP SR150芯片介紹

NXP SR150芯片是NXP公司推出的高性能UWB芯片，專為需要高精度定位和低功耗的設(shè)備設(shè)計(jì)。該芯片采用了先進(jìn)的ARM Cortex-M33處理器架構(gòu)，具備強(qiáng)大的處理能力和低功耗特性，適合在電池供電的設(shè)備中使用。它支持UWB信道5和9，頻率范圍為6250MHz至8250MHz，能夠滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

在指向性遙控器中，NXP SR150芯片通過其UWB功能實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控器的精準(zhǔn)定位。它能夠以毫米級(jí)的精度測(cè)量遙控器與接收端之間的距離，并通過角度測(cè)量確定遙控器的指向方向。這種高精度的定位能力使得用戶可以通過指向遙控器在屏幕上實(shí)現(xiàn)類似鼠標(biāo)的操作體驗(yàn)，如滑動(dòng)、拖拽、點(diǎn)按等。此外，NXP SR150芯片的低功耗設(shè)計(jì)也使得遙控器能夠在不頻繁充電的情況下長(zhǎng)時(shí)間使用，提高了用戶體驗(yàn)。

村田L(fēng)BUA0VG2BP-SMP芯片概述

村田L(fēng)BUA0VG2BP-SMP芯片是一款基于NXP SR150芯片的超小型UWB模塊。它集成了NXP SR150 UWB芯片、時(shí)鐘、濾波器和外圍組件，采用了樹脂模具加保形屏蔽結(jié)構(gòu)，具有極小的尺寸（6.6×5.8×1.2mm），非常適合用于對(duì)空間要求嚴(yán)格的設(shè)備。該模塊支持3天線規(guī)格，能夠?qū)崿F(xiàn)2D AoA和3D AoA的測(cè)量，為指向性遙控器提供了強(qiáng)大的硬件支持。

村田L(fēng)BUA0VG2BP-SMP芯片具有以下顯著特性：

? 高精度定位：通過UWB技術(shù)實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的定位精度，能夠精確測(cè)量遙控器的位置和方向。

? 低功耗設(shè)計(jì)：適合電池供電的設(shè)備，能夠有效延長(zhǎng)遙控器的使用時(shí)間。

? 小尺寸：模塊體積小巧，便于集成到各種小型設(shè)備中，如遙控器、智能標(biāo)簽等。

? 多天線支持：支持3天線規(guī)格，能夠?qū)崿F(xiàn)2D和3D的角度測(cè)量，為遙控器提供全方位的指向能力。

TDK ICM-42670-S芯片概述

TDK ICM-42670-S芯片是一款高性能的慣性測(cè)量單元（IMU）芯片，集成了三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀。它能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量物體的加速度和角速度，為定位和導(dǎo)航系統(tǒng)提供關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。該芯片采用了先進(jìn)的MEMS技術(shù)，具備高精度、低噪聲、低功耗等特性，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、無人機(jī)、智能穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。

TDK ICM-42670-S芯片具有以下顯著特性：

? 高精度測(cè)量：能夠精確測(cè)量加速度和角速度，為定位系統(tǒng)提供可靠的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

? 低噪聲設(shè)計(jì)：通過先進(jìn)的濾波技術(shù)，有效降低測(cè)量噪聲，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

? 低功耗：適合在電池供電的設(shè)備中使用，能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。

? 集成度高：集成了加速度計(jì)和陀螺儀，減少了外部元件的使用，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。

在指向性遙控器中，TDK ICM-42670芯片與UWB模塊協(xié)同工作，為遙控器提供更加精準(zhǔn)的定位和指向能力。通過測(cè)量遙控器的加速度和角速度，IMU芯片能夠?qū)崟r(shí)補(bǔ)償遙控器在運(yùn)動(dòng)過程中的姿態(tài)變化，從而提高UWB定位的精度和穩(wěn)定性。例如，在用戶快速移動(dòng)遙控器時(shí)，IMU芯片能夠及時(shí)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)反饋給UWB模塊，使得遙控器的指向更加準(zhǔn)確。此外，TDK ICM-42670-S芯片的低功耗特性也使得遙控器能夠在不增加功耗的情況下實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間的使用。