Zentimetergenau orten: UWB-Devboard mit ESP32-S3 und Touchscreen für 60 Dollar

Präzise Ortung für Maker: Das MaTouch ESP32-S3 MaUWB

Die präzise Positionsbestimmung in Innenräumen stellt für viele Technik-Enthusiasten eine Herausforderung dar. Während herkömmliche Verfahren wie Bluetooth oft nur ungenaue Schätzungen liefern, bietet die Ultra-Wideband-Technologie (UWB) eine deutlich höhere Genauigkeit. Mit dem neuen Entwicklungsboard „MaTouch ESP32-S3 MaUWB“ bringt der Hersteller Makerfabs nun eine Lösung auf den Markt, die UWB-Funk und ein 3,95 Zoll großes Touch-Display in einem kompakten Gerät vereint.

Technische Ausstattung und Leistung

Das Herzstück des Boards bildet der bewährte ESP32-S3 Mikrocontroller, der mit 16 MByte Flash-Speicher und 8 MByte PSRAM ausgestattet ist. Neben der UWB-Funktionalität bietet das Modul Unterstützung für WLAN und Bluetooth LE 5, was es zu einer vielseitigen Plattform für vernetzte Projekte macht. Der Funkteil basiert auf dem hauseigenen MaUWB-DW3000-Modul, welches den Qorvo DW3000-Transceiver nutzt. Es arbeitet auf dem UWB-Kanal 5 (6,5 GHz) und unterstützt Datenraten von 850 kBit/s oder 6,8 MBit/s. Das System ist darauf ausgelegt, bis zu acht Anker und 64 Tags gleichzeitig zu verwalten.

Für den mobilen Einsatz ist das Board zudem mit einem MicroSD-Kartenslot, zwei USB-C-Anschlüssen sowie einem dedizierten Anschluss für LiPo-Akkus inklusive Ladeschaltung ausgestattet.

Funktionsweise der Trilateration

Die Besonderheit des MaTouch ESP32-S3 MaUWB liegt in der direkten Visualisierung der Standortdaten. Über den integrierten TFT-Touchscreen mit einer Auflösung von 480 × 320 Pixeln können Anwender die Koordinaten von drei fest installierten UWB-Ankern eingeben. Das Board berechnet anschließend mittels Trilateration die eigene Position und stellt diese zusammen mit den aktuellen Distanzen zu den Ankern in Echtzeit auf dem Display dar. Die Programmierung erfolgt über die Arduino-IDE, wobei Makerfabs auf GitHub entsprechende Beispiele auf Basis der LVGL-Bibliothek bereitstellt. Die Konfiguration der Anker und Tags wird über ein Windows-Tool via serieller Schnittstelle vorgenommen.

Hintergrund und Entwicklung der UWB-Technologie

Obwohl UWB bereits im Jahr 2002 von der US-Behörde FCC für kommerzielle Zwecke freigegeben wurde, erlebte die Technologie erst in den letzten Jahren einen massiven Aufschwung. Einen entscheidenden Impuls gab Apple im Jahr 2019 mit der Integration des U1-Chips in das iPhone 11. In der Folge zogen weitere Branchengrößen wie Samsung und Google nach.

Der technische Vorteil von UWB gegenüber anderen Funkstandards liegt in der Messung der Signallaufzeiten. Dies ermöglicht eine Ortungsgenauigkeit im Bereich von 10 bis 30 Zentimetern. Aktuell findet die Technik bereits Anwendung in modernen Autoschlüsseln, AirTags und industriellen Echtzeit-Ortungssystemen. Mit dem kommenden Standard IEEE 802.15.4ab ist zudem eine weitere Steigerung der Reichweite und Präzision zu erwarten.

Anwendungsmöglichkeiten für Entwickler

Mit einem Preis von knapp 60 US-Dollar bietet das Board einen erschwinglichen Einstieg in die Welt der hochpräzisen Indoor-Navigation. Für den vollständigen Betrieb sind jedoch zusätzliche Komponenten erforderlich; so schlagen die benötigten Anker (etwa das Modell „MaUWB Direct“) mit jeweils rund 43 US-Dollar zu Buche.

Die Einsatzgebiete für Makern sind vielfältig:

* **Navigation:** Steuerung von Robotern in Innenräumen.

* **Logistik:** Tracking von Werkzeugen oder Objekten in der Werkstatt.

* **Smart Home:** Anwesenheitserkennung für eine automatisierte Steuerung.

* **Interaktive Installationen:** Systeme, die dynamisch auf die Position von Personen reagieren.

Durch die Kombination aus Rechenleistung, Konnektivität und der direkten visuellen Rückmeldung auf dem Touchscreen stellt das Board eine interessante Option für Entwickler dar, die komplexe Ortungsaufgaben ohne den Einsatz teurer industrieller Komplettsysteme umsetzen möchten.