Tutorial sobre cómo implementar un sistema de posicionamiento de banda ultraancha UWB
Este tutorial describe cómo se puede implementar un sistema de posicionamiento mediante la tecnología de Banda Ultraancha, o UWB, haciendo uso del módulo RYUW122 del fabricante REYAX.
Tabla de Contenidos
Introducción a la tecnología UWB
La tecnología UWB (Ultra Wideband) es un tipo de comunicación inalámbrica que utiliza ondas de radio de banda ultraancha para transmitir datos. UWB se caracteriza por un ancho de banda muy amplio, que va desde los 3,1 GHz hasta los 10,6 GHz. Este ancho de banda permite a UWB transmitir datos a velocidades muy altas, de hasta 600 Mbps.
UWB funciona midiendo el tiempo que tarda una señal de radio en viajar de un dispositivo a otro, denominados TAG y ANCHOR . Este tiempo se conoce como tiempo de vuelo (TOF). La distancia entre los dos dispositivos se calcula mediante la siguiente fórmula:
Distancia = Velocidad de la luz * Tiempo de vuelo
La velocidad de la luz es una constante, por lo que la precisión de la medición de la distancia depende del tiempo de vuelo. UWB es capaz de medir el tiempo de vuelo con una precisión de hasta 1 cm.
UWB también puede utilizarse para determinar la ubicación de un dispositivo. Para ello, se utilizan varios dispositivos UWB que transmiten señales de radio entre sí. Los dispositivos UWB pueden calcular su propia ubicación calculando la distancia a otros dispositivos UWB.
Posicionamiento de un objeto
Gracias al concepto del TOF, es posible detectar si un objeto definido como TAG se encuentra dentro un radio de acción específico respecto a un ANCHOR. Para ello únicamente haría falta utilizar un único TAG y un ANCHOR.
Posicionamiento de un objeto en 2D
Conociendo el principio de funcionamiento de este sistema, haciendo uso de varios módulos ANCHOR podremos determinar la posición de un TAG respecto a cada uno de ellos, y de esta manera poder establecer la posición exacta del objeto TAG al conocer de antemano la posición de cada ANCHOR.
Posicionamiento de un objeto en 3D
De igual forma, si se colocan distintos módulos ANCHOR en varios ejes, seremos capaces de determinar la posición de un objeto en los ejes X, Y y Z.
Módulo de banda ultraancha RYUW122 de Reyax
El módulo de banda ultraancha RYUW122 de Reyax es una solución ideal para aplicaciones IoT que requieren una precisión de posicionamiento de hasta 10 cm. El RYUW122 se utiliza para la comunicación y el posicionamiento. Está diseñado para aplicaciones IoT que requieren una alta precisión y un rendimiento fiable.
El módulo RYUW122 cuenta con una serie de características y especificaciones que lo hacen una excelente opción para aplicaciones de medición de distancias y posicionamiento en tiempo real. Entre sus características se incluyen el soporte para IEEE802.15.4-2015 UWB y IEEE802.15.4z, lo que permite una precisión en la medición de distancias de hasta 10 cm. Además, el RYUW122 cumple con las regulaciones mundiales de radio UWB, lo que lo hace una opción confiable para su uso en cualquier parte del mundo.
Otras características del RYUW122 incluyen su diseño integrado de antena, lo que facilita su uso y reduce la necesidad de componentes adicionales, y su capacidad para proporcionar una ubicación precisa y transferencia de datos simultáneamente. El módulo también cuenta con una interfaz UART que permite su control mediante comandos AT, lo que lo hace fácil de utilizar incluso para aquellos que no tienen experiencia en programación.
En cuanto a sus especificaciones técnicas, el RYUW122 cuenta con un rango de frecuencia de 6.5 GHz y 8 GHz, un consumo de energía de 0.5 W, y una interfaz UART que opera a una velocidad de hasta 921600 bps. Además, el módulo cuenta con una memoria flash de 256 KB y una memoria RAM de 32 KB.
Puede consultar las características del módulo en el siguiente enlace RYUW122_EN.
Aplicaciones del módulo de banda ultraancha RYUW122
El módulo de banda ultraancha RYUW122 es adecuado para una amplia gama de aplicaciones IoT. Algunas de las aplicaciones más comunes incluyen:
En la medición de distancias, el RYUW122 se puede utilizar para medir la distancia entre dos puntos con una precisión de hasta 10 cm. Esto lo hace ideal para aplicaciones en las que se requiere una medición precisa de la distancia, como en la industria de la construcción o en la medición de la distancia entre vehículos en la carretera.
En los sistemas de localización en tiempo real, el RYUW122 se puede utilizar para proporcionar una ubicación precisa en tiempo real de objetos o personas. Esto lo hace ideal para aplicaciones en las que se requiere un seguimiento preciso de la ubicación, como en la industria de la logística o en la seguridad de las personas.
En las redes de sensores inalámbricos, el RYUW122 se puede utilizar para proporcionar una comunicación inalámbrica de alta velocidad y una ubicación precisa de los sensores. Esto lo hace ideal para aplicaciones en las que se requiere una comunicación inalámbrica de alta velocidad y una ubicación precisa de los sensores, como en la industria de la automatización industrial.
En el posicionamiento 2D/3D, el RYUW122 se puede utilizar para proporcionar una ubicación precisa en dos o tres dimensiones. Esto lo hace ideal para aplicaciones en las que se requiere un posicionamiento preciso en dos o tres dimensiones, como en la industria de la realidad virtual o en la navegación de vehículos autónomos.
Uso de los Comandos AT
REYAX Technology ha diseñado el RYUW122 para que pueda controlarse fácilmente mediante comandos AT.
Este enfoque de fácil uso simplifica la integración del módulo en los sistemas existentes y permite a los desarrolladores aprovechar rápidamente sus capacidades sin una curva de aprendizaje pronunciada.
Puede consultar los comandos AT en el siguiente enlace AT_Command_RYUW122.
A continuación se muestra una pequeña guía de cómo utilizar dichos comandos:
- El RYUW122 se puede configurar como «ANCHOR» o «TAG«. El valor de distancia se emitirá a través de ANCHOR, y la transmisión de datos puede ser bidireccional.
- Primero debe utilizar el comando AT+MODE para configurar el módulo como ANCHOR o TAG.
- Utilice «AT+NETWORKID» para establecer el grupo de red UWB. Sólo los que se establecen con el mismo ID de RED pueden comunicarse entre sí.
- Utilice «AT+ADDRESS» para establecer una dirección única.
- Utilice «AT+CPIN» para establecer la contraseña de encriptación de la red UWB. Sólo aquellos que tengan la misma contraseña de encriptación podrán decodificarse correctamente.
- Si desea transmitir datos a ANCHOR desde TAG, debe utilizar el comando AT+TAG_SEND.
- Si desea transmitir datos a TAG desde ANCHOR y obtener la distancia, debe utilizar el comando AT+ANCHOR_SEND.
- Cuando el TAG está configurado con el parámetro «AT+TAGD» para ahorrar energía, los comandos «AT+TAG_SEND» y «AT+ANCHOR_SEND» del ANCHOR deben coincidir con el ciclo de trabajo de RF del TAG.
Veamos estos comandos con imágenes:
- El RYUW122 puede configurarse como «ANCHOR» o «TAG». El valor de distancia se emitirá a través de ANCHOR, y la transmisión de datos puede ser bidireccional.
- En primer lugar, debe utilizar «AT+MODE» para configurar el módulo como ANCHOR o TAG.
- Con el comando «AT+IPR» configuraremos el baud rate del puerto UART.
- Configuración del canal de frecuencia con el comando «AT+ CHANNEL«.
- Configuramos el ancho de banda con el comando «AT+BANDWIDTH«.
- Con el comando «AT+NETWORKID» se define el ID de la red.
- Configuración de la dirección del módulo con «AT+ADDRESS«.
- Definimos la contraseña AES128 de la red con «AT+CPIN«.
- Ajustamos el duty cycle con «AT+TAGD«.
- Para enviar un mensaje desde el ANCHOR al TAG, usamos «AT+ANCHOR_SEND«.
- Enviando un mensaje al ANCHOR, usando «AT+TAG_SEND«.
- Con el comando «+ANCHOR_RCV«, mostramos el mensaje recibido, en el que se incluye la distancia entre el ANCHOR y el TAG.
