一、系统整体电路架构
行人室内定位系统电路采用“感知-处理-通信-供电”四模块集成架构，实现厘米级定位精度与低功耗运行。感知模块包含UWB（超宽带）测距电路与惯性测量单元（IMU），UWB电路采用DW1000芯片搭建，工作在3.5-6.5GHz频段，支持双向测距模式，测距精度达10cm；IMU选用MPU9250九轴传感器，集成加速度计、陀螺仪与磁力计，采集行人运动姿态数据，补偿非视距环境下的定位误差。
处理模块以STM32L476微控制器为核心，主频80MHz，内置浮点运算单元，可实时运行扩展卡尔曼滤波算法，融合UWB与IMU数据，输出三维坐标信息；通信模块采用BLE5.0电路（nRF52840芯片），实现定位数据无线传输，传输速率1Mbps，通信距离达50米，支持多设备同时连接；供电模块采用3.7V锂电池供电，经LDO稳压芯片输出3.3V电压，为各模块供电，同时集成电池电量监测电路，低电量时触发告警。
二、核心模块电路设计
UWB测距电路是定位精度的关键，采用DW1000芯片与平面倒F天线（PIFA）设计，天线阻抗匹配至50Ω，通过π型匹配网络调节反射系数≤-15dB，确保信号传输效率；芯片供电采用分离式LDO设计，数字电路与射频电路独立供电，减少电源噪声干扰；测距触发信号通过STM32的GPIO口控制，采用中断方式处理测距数据，确保时间同步精度≤1ns。
IMU电路设计注重噪声抑制，MPU9250芯片通过SPI接口与微控制器连接，传输速率设为1MHz，采样率200Hz；电路内置RC低通滤波器（截止频率100Hz），滤除高频振动噪声；芯片周围铺设接地平面，减少电磁干扰对传感器的影响，确保加速度测量误差≤2mg，角速度测量误差≤5°/h。
处理与通信模块采用多层布线设计，STM32与nRF52840通过UART接口通信，波特率115200bps；微控制器外围配置4MB SPI Flash存储定位日志，128KB EEPROM保存校准参数；BLE电路的射频部分单独设计屏蔽罩，降低与UWB模块的相互干扰，确保无线通信丢包率≤1%。
三、电源管理与抗干扰设计
电源管理电路采用分级供电策略，针对不同模块的功耗需求设计独立电源通路：UWB模块峰值电流达150mA，采用高效率DC-DC转换器（如TPS61021）供电，转换效率≥90%；微控制器与IMU工作电流≤50mA，采用低压差LDO（如TC1185）供电，输出纹波≤10mV，确保数字电路稳定运行。
电路设计集成多级节能机制，空闲时UWB模块进入休眠模式（电流≤10μA），IMU降低采样率，微控制器进入STOP2模式（电流≤2μA），整体待机功耗控制在50μA以内，配合1000mAh锂电池，续航时间可达72小时以上。
抗干扰设计从三个层面实施：PCB布局采用分区设计，射频电路与数字电路分离布局，接地平面完整连通；关键信号线（如UWB时钟线、IMU数据线）采用差分走线，长度控制在5cm以内，减少传输延迟；接口电路增加ESD保护器件（如SMBJ6.5A），防护等级达到IEC 61000-4-2 Level 4，确保在复杂室内环境下稳定工作。
四、调试与性能优化
电路调试分为模块测试与系统联调两个阶段：模块测试时，UWB电路通过频谱仪测量输出功率（-41.3dBm/MHz）与中心频率偏差（≤20MHz），确保符合FCC规范；IMU电路通过上位机软件校准零漂与灵敏度，误差补偿后姿态角精度提升至±0.5°。
系统联调重点验证定位性能，在10m×10m室内环境部署4个UWB锚点，测试行人行走时的定位轨迹：静态定位误差≤5cm，动态定位误差≤15cm，更新频率10Hz；通过温度循环测试（-10℃~50℃）验证电路稳定性，各模块工作电流变化率≤10%，定位精度波动≤3cm。
优化策略针对测试问题实施：若UWB测距受多径干扰，增加信道估计算法，在电路中增设可调衰减器（0-30dB），动态调整接收增益；若电源噪声影响IMU精度，在LDO输出端增加π型滤波网络，降低噪声密度至10μV/√Hz以下；通过优化PCB布线缩短高频信号线长度，将信号完整性裕量提升至20%以上，确保系统在复杂室内环境下的定位可靠性。
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