开发者探索之旅：安富利携手NXP，解锁UWB技术的多元应用

2024-10-24

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UWB（Ultra-Wideband）即超宽带技术，是一种无载波通信技术，由于其具备出色的抗多径能力，因此能够广泛适用于高精度定位、高可靠性、高安全性和低功耗等多种场景中。

在汽车领域中，UWB拥有巨大潜力。它的雷达功能可以实现车内婴儿遗落检测，确保乘车安全。并且凭借独特的防中继测距功能，UWB为无线车钥匙系统提供强大的支持。此外，在物联网领域，UWB技术同样引人注目。它能用于物联网设备的连接和通信，提高设备之间的互操作性和数据传输效率，例如指向性鼠标或者游戏手柄，以及车内屏幕的鼠标控制等。

NXP拥有先进的UWB技术，旗下的汽车级和消费级UWB产品可在汽车、移动设备和物联网设备之间实现安全精密测距。

开发板介绍

安富利基于NXP的汽车级UWB芯片NCJ29D6以及消费级UWB芯片SR150开发评估板，开发了一系列解决方案。

▌ 评估板图片如下：

NXP UWB芯片介绍

在收发链路的架构上，NCJ29D6以及SR150都支持一发两收，内部集成RF开关，在两个收链路上，或者在一个收链路上的两个连续STS时隙上支持PDOA检测。换而言之，就是NXP的UWB芯片可以支持同时测量水平入射角和俯仰入射角。频率上支持6.5GHz到8GHz，也就是支持UWB的channel 5和channel 9，支持第一路径检测，此外NCJ29D6内部集成DSP，具有强大功能，支持FIR滤波，FFT变换以及矩阵和向量运算，并且接口友好，易于开发者调用。

UWB呼吸心跳检测

人在呼吸的时候会引起胸腔的起伏，虽然这种起伏幅度很低，但是也会影响胸腔反射回来的信号到达接收天线的时间，进而影响到接收到的CIR目标tap上幅度和相位。

其具体影响原理请参考文章:

https://blog.csdn.net/weixin_44555637/article/details/141497464

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这种原理本质上是胸腔起伏影响了第一路径长度的变化。UWB本质是一串严格自相关的脉冲序列串，这种信号到达时间的变化会影响目标tap上的相关值变化，由于我们芯片采用IQ混频器，带有载波相位信息，所以也会带来某个目标tap的相位变化。也就是说我们可以从幅度和相位上都可以检测到呼吸，如果胸腔起伏足够大，那么分析幅度更加方便，在本demo中，安富利采用分析目标tap上幅度变化来检测呼吸。

▌ Demo视频如下

一脚踢雷达

安富利开发了一款基于NCJ29D6的一脚踢雷达，原理是利用UWB雷达监测前方目标的突然挥动或者突然变化，当然可以根据未来车辆的实际安装位置，设计监测目标的距离区间，以及目标的速度监测区间。本例是简单的demo，未设置目标的监测距离区间以及目标速度的监测区间。思路是，在没有目标挥动时更新计算UWB雷达前方的噪底，每次接收的信号减去噪底，如果有目标挥动时能检测到大的信号波动，设置一个合理的阈值就可以监测到挥动。

限于篇幅，具体详细介绍请参考文章:

https://blog.csdn.net/weixin_44555637/article/details/142627165

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▌ 演示视频如下

指向性鼠标

在指向性鼠标的应用中，我们利用的是UWB精准的角度测量功能

包括水平入射角的测量和俯仰入射角的，测角度的详细原理请参考文章

https://blog.csdn.net/weixin_44555637/article/details/142935731

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安富利开发了一款基于NXP SR150的UWB评估板，SR150采用UCI接口，类似模组。在视频中，我们用了两个评估板，一个评估板作为initiator，另一个评估板作为responder，initiator固定在屏幕前不动，手动移动responder，从视频中可以清晰的看到，UWB准确的测量了responder相对于initiator的AOA和距离，并准确的记录了轨迹。基于这个应用，后续安富利会开发指向性鼠标，游戏手柄等方案。