DWM3000EVBを用いたUWB位置測位④ ~AirTag傍受編~

1. 本記事の目標

• DWM3000EVBでAirTagのUWBパケットを傍受する
• AirTagのUWBパケットをPC上で可視化する
• 

2. 準備物

• セットアップ用PC (ここでは今回使用したものを記載)
  • Panasonic社 Let's note CF-SV1 (Windows 11)
• 制御用マイコン
  • Nordic Semiconductor社 nRF52840 DK　1台
    • nRF52840を手軽に動かすためのキット
• UWB信号受信デバイス
  • Qorvo社 DWM3000EVB 1台
    • DWM3000を手軽に動かすためのキット
• アクセサリ
  • ケーブル (MicroUSB <-> USB Type-A)　2本
  • USB Type-A ハブ 1つ
• PC上のソフトウェア (インストール手順も含めて後述します)
  • Segger Embedded Studio (SES) for ARM V6.20
    • nRF52840にプログラムを書き込むための統合開発環境
  • DWM3000 API Software and API Guide
    • UWB送受信デバイスをnRF52840で動作させるためのサンプルプログラム
  • nRF52840のSoftware Development Kit (SDK)
    • nRF52840でサンプルプログラムを動かすときに必要となるプログラム一式
  • Tera Term
    • 画面を持たないnRF52840に仮想的な画面を用意して動作確認を行う

3. 各種デバイスのセットアップ

• 詳しくはこちら: DWM3000EVBを用いたUWB位置測位① ~セットアップ編~

4. デモプロジェクトのパラメータの変更

• パラメータを変更するファイルは以下のパスから

  • 変更するファイルは"default_config.h"
  • DW3xxx_QM33_XR6.0C\DW3xxx_XR6.0C_24Feb2022\Release_XR6.0C\Software\Slotted_TWR_Demo_ARM\nRF52840_DK\Sources\twr_demo\twr_demo\NRF_Juniper\twr_demo\Src\config\default_config\config.h

• デフォルトだとDW3000が受信するパケット構成がAirTagが発するUWBパケットの構成と異なるため，一致させる必要がある

  • デフォルトのパラメータは以下
    

• #define DEFAULT_STS_MODEのパラメータを"DWT_STS_MODE_ND"に変更

  • UWBパケットにはpayloadが含まれておらず，ND:No Dataに変更する必要があった
  • パラメータの選択肢は次の4つ
    • DWT_STS_MODE_1
    • DWT_STS_MODE_2
    • DWT_STS_MODE_SDC
    • DWT_STS_MODE_ND
    • DWT_STS_MODE_OFF

• #difne DEFAULT_PCODEのパラメータを"11"に変更

  • PCODEはUWBパケットの"STS"fieldsで生成される疑似乱数のことだと考えられる．
  • 9または11が選択可能

• DEFAULT_SFDTOを128+1+8-8に変更

  • 64+1+8-8だとパケットを受信する前にタイムアウトになり，エラーパケットが多く表示されてしまうから
  • 変更しなくてもよい

• 変更後のパラメータは以下
  

5. nRF52840にデモプログラムを書き込む

• こちらの記事(DWM3000EVBを用いたUWB位置測位② ~PCデモ編~)の4.~6.を参照

6. AirTagのUWB信号を受信

• nRF52840とPCを接続
• Tera Term上で"listener"と入力
  • こちらの記事(DWM3000EVBを用いたUWB位置測位② ~PCデモ編~)の8.を参照
  • 傍受の準備完了
• iPhoneのアプリ「探す」からAirTagを探す
• 下のような画面になる

• Tera Term上で受信パケットが表示される(傍受成功！！！)
  

7. 参考文献

• Dieter Coppens, Adnan Shahid, Sam Lemey, Ben Van
  Herbruggen, Chris Marshall, and Eli De Poorter, "An Overview of UWB Standards and
  Organizations (IEEE 802.15.4, FiRa,
  Apple): Interoperability Aspects and
  Future Research Directions," IEEE Access, vol. 10, pp. 1-23, 2022.

8. 関連記事

• DWM3000EVBを用いたUWB位置測位① ~セットアップ編~

• DWM3000EVBを用いたUWB位置測位② ~PCデモ編~

• DWM3000EVBを用いたUWB位置測位③ ~iOSデモ編~