UWB模块定位不够精准？-原因可能出在天线延迟上

即便使用高精度的UWB模块，很多用户仍会遇到定位误差超过预期的情况。市面上的大部分 UWB 产品都拥有“天线延迟”这一属性，它代表了 UWB 芯片发送数据时， 数据从芯片的 ANT 引脚传输至外部天线的时间间隔，或者数据被外部天线捕捉到，信号 传输至芯片的 ANT 引脚的时间间隔。要解决这一问题，首先需要理解 定位误差的来源。

UWB产品天线延迟：纳米级差异带来厘米级误差

一般来说天线间隔的时间单位为纳秒（ns）或者皮秒（ps），可以看出时间是极小的， 甚至可以忽略不计，但在 UWB 的测距应用中，如此小的数据可以极大的影响测距结果。 1ns 的误差就足以造成 30cm 左右的测距结果误差。

本文以UWB650 模块为列，讲述如何校准 UWB650 的天线延迟，从而在测距/定位应用 中尽可能的减少测距误差，以获得更精准的测距结果

UWB天线延迟校准的必要性

市面上的 UWB 产品使用的天线并不相同，根据用户的实际应用需求，同一款 UWB 产品使 用的天线更是五花八门，UWB650 模块也是如此。

UWB 芯片并不清楚使用的是哪款天线， 也不清楚发送或接收数据时，ANT 引脚至天线的时间间隔为多少。一般基于 TOF 的测距 算法，如双边双向测距（DS-TWR）/单边双向测距（SS-TWR），依赖信号在空中的飞行 时间来计算出距离。如果不设置天线延迟，那么这段飞行时间就会将 ANT 引脚至天线的 时间间隔也一并添加进去，造成测距结果与实际严重不符。因此，校准天线延迟的目的， 是将 ANT 引脚至天线的时间间隔告诉给 UWB 芯片，让 UWB 发送或接收数据时，根据天线 延迟得到发送或接收数据的真正的时间戳，并将该值应用到算法中，使得测距结果无限 接近实际距离。

UWB天线延迟手动校准方法

手动校准UWB650模块有2种方法。一种是不知天线参数的校准方法（三模块法）

这种方法适用于没有任何天线延迟参考值的情况，所需准备3个UWB650模块

主要步骤为：

• 所有模块延迟设0
• 两两测距（建议30米以上）
• 对比测距值与实际距离
• 计算并写入正确延迟值

第二种方法就是已有一块校准模块。

主要步骤：

• 使用已校准模块与待校准模块进行测距
• 比较测距结果与实际距离
• 通过不断调整待校准模块的天线延迟参数
• 直到测距结果与实际距离一致时确定最终延迟值

方法一虽然不依赖已知参考值，但需要多个模块和较大的测试空间；方法二操作更为简便，却必须依赖经过校准的参考模块。为简化 UWB650 模块的应用，我司在 PC 软件中预置了不同天线样式和工艺对应的延迟参数，用户在配置时补偿天线延时，从而有效降低因延迟造成的测距误差。

思为无线UWB650天线校准方案

思为无线针对 UWB650 模块推出了多款天线：UWB-FPC、UWB-PCB-D、UWB-PCB-X、UWB-ZT50 等，每一款天线的样式并不相同，加上生产工艺等原因，并不能保证每个模块都具有相 同的天线延迟。因此对 UWB650 模块校准天线延迟是很有必要的。

我司在UWB650 PC软件中预置了多款UWB天线的延迟参数，用户只需选择对应天线型号，系统会自动进行校准，无需手动校准即可实现高精度测距。

Ant Delay为天线延迟参数，天线延迟参数会直接影响测距功能和定位功能中测距结果的误差。将天线延迟校准，可以使得测距结果的值尽可能接近实际距离。

​Distance Offset设置模块使用测距或定位功能时的测距结果的偏移值。当设置的偏移值为正数时，模块将在测距结果中额外添加该偏移值；当值为负数时，则减少该偏移值。范围-500~500。默认值为0。

影响UWB650定位测距其它问题

遮挡对UWB的测距的影响如何？

1)实体墙：UWB650模块的信号无法穿透实体墙，如果在拐角处仍能成功测距，那么测距数据必定是不准确的，因为信号经过了反射；

2)玻璃墙：玻璃墙对UWB的测距精度影响较大；

3)电线杆、树木等长条形物体：测距精度取决于模块之间的距离。例如，当模块之间实际相距约100m时，这些遮挡物在中间位置时对测距的影响很小；当遮挡物距离模块天线小于1m时，测距数据容易出现漂移，影响会很大；

4)纸板、木板等：一般只要不是特别厚（小于等于5cm），对测距精度影响不是很大，但信号强度仍会有所衰减；

5)金属板：对UWB无线电磁波吸收很严重，如果靠近模块，会导致电磁波无法传播到金属板的另一端，导致无法通讯。

为什么测距精度看起来不好？通讯距离较近？

1)检查模块之间是否有遮挡或强电磁干扰；

2)检查周围是否有其他相同通讯频段的UWB设备正在工作；

3)检查模块天线是否安装良好；

为什么定位精度看起来不好？

1)检查基站坐标是否正确测量并设置；

2)检查基站高度是否为离地2m以上；

3)检查标签是否和部分基站无法通讯，尝试移动效果不好的基站，重新标定坐标测试；

4)检查标签和基站之间是否有遮挡；

5)检查基站是否在同一个高度平面（对于要求同一个平面的场合）；

6)检查标签是否处于基站围成的面外较远的位置。

7)从标签输出的定位结果内容中检查标签与基站的距离是否在测距误差的范围内，可以稍微调整基站的测距偏移参数或者天线延迟参数以获得准确的结果。