Progettazione firmware e ottimizzazione energetica per moduli di localizzazione UWB

La localizzazione indoor richiede tecnologie in grado di superare le problematiche legate al multipath e all'assenza di linea di vista. I segnali a banda ultra-larga (UWB) rispondono a tali requisiti, ma gli elevati consumi dei classici transceiver radio ostacolano lo sviluppo di reti di sensori autonomi per l'Internet of Things, specialmente in contesti alimentati tramite Energy Harvesting. Questo lavoro valuta l'efficienza energetica del modulo DWM3000, confrontandola con il predecessore DWM1000. È stato sviluppato un firmware dedicato su microcontrollore ESP32-C3 per gestire il protocollo Double-Sided Two-Way Ranging e sono stati profilati i consumi operando sui canali UWB 5 (6.5 GHz) e 9 (8 GHz). I risultati sperimentali attestano un salto decisivo di efficienza. Sul Canale 5, il DWM3000 abbatte la potenza assorbita in fase di ricezione del 71.6% rispetto al DWM1000 e ottimizza i consumi medi in fase di trasmissione portandoli a 132.23 mW per soli 176.18 µs. Escludendo i periodi di sleep, l'energia complessiva richiesta per completare un singolo scambio in una finestra di 16 ms si attesta ad appena 0.70 mJ, un valore nettamente inferiore rispetto al DWM1000. L'innalzamento della frequenza al Canale 9 comporta invece un inevitabile incremento del budget energetico (pari a 1.12 mJ per scambio) e una maggiore suscettibilità alla perdita di pacchetti. Prestazionalmente, integrando l'analisi con dati forniti da studi precedenti, il nuovo modulo evidenzia una netta superiorità in visibilità ottica (Line-of-Sight), garantendo una riduzione dell'errore quadratico medio (RMSE) sulla stima della distanza del 71.3% e migliorando l’accuratezza delle misurazioni a corto raggio. L'analisi dimostra definitivamente che il DWM3000 garantisce consumi inferiori e maggiore accuratezza rispetto al DWM1000.