表3：P440性能特性

P440的设计有可能会改变。6.8描述了怎样决定电路板的版本号，也指出了版本差异。

6.2 P440射频模块的 工作范围

实际应用中的测量距离会受到多种因素影响，包括天线离地高度、各类干扰、菲涅尔效应的相长干涉与相消干涉等。例如在空旷地面，菲涅尔地面反弹会使信号强度增加从而增加了整个测距范围。当PII调整至8并且天线离地2.5m时，模块所能测得 距离可达600m。图34展示了一个例子。也有例外的情况，例如，如果天线安置在理想位置或者地面拓扑结构提供了显着的天线增益，所测距离可达1000m。曾有一位用户在隧道内（并非完全视距）测得3000m的距离。

有时候菲涅尔相消干涉也会成为主导因子，看图34中100m处的极小值。在这个点菲涅尔取消处在 值。而如果系统此刻工作在低很多的PII上，接收的信噪比SNR会降低，甚至到某一点信噪比SNR过低导致测距失败。请注意在图30中当SNR降低至15dB以下后模块无法正常工作。作为论证的基础我们不妨假设模块工作的SNR界限在24dB处（事实上这一降幅可以通过将PII从8调整至5来完成），用黑色虚线代表这一限值。于是我们可以看出，模块在090m以及120210m处可以正常工作，但是在90120m却不能，其原因是噪比SNR低于接收机工作所要求的22dB的门槛。

图34：100m处的菲涅尔取消会限制测距性能。如果工作信噪比要求是图中黑线所示的23dB，那么 远测距可达210m但是在90m和120m之间无法测距。

若想测量长距离，必须将菲涅尔效应考虑在内。如果测距环境中菲涅尔效应既无助益也非阻碍，那么测距操作将被设为使用自由空间传播模型；如果菲涅尔效应既有助益也存在阻碍，假定菲涅尔取消没有深到导致问题，那么 测距距离取决于菲涅尔增强。

环境中射频噪音的大小也是一个限制因素。在图34中，蓝色线表示测得的噪音大小，它是接收端位置的函数。若该参数比图中数值高9dB，那么接收端接收的信号SNR会降低9dB。在这种情况下，图34所示的相应 测距距离为200m左右，并且在90120m区间内有缺口。若环境中存在超强的带外发射机或者与P440同一频带的发射机时，噪音会增加。

如果假设环境中不存在噪音等因素，那么一个配有标配天线的标准版P440的测距范围如表4所示，分为自由空间和开阔地面两类性能栏。开阔地面性能栏内的数据得益于地面反射造成的菲涅尔相长干涉，自由空间性能栏则是因为地面反射不是一个因素。自由空间的例子包括在两架远离地面并且相互距离很短（<70m）的 之间的测距操作，在这种情况下，菲涅尔增益不太显着。

自由空间数据是用两个相距1m的模块计算出来的，环境内噪音低，并置有固定衰减器提供距离衰减。这种情况下的 测距距离意味着在这个距离上测量成功率超过98。如果进一步增加距离，那么成功率就会降低。如果可以接受成功率为50，那么 测距距离可提高20。开阔地面数据是将模块置于实际的开放区域内通过实验获取的。

表4：在不同的积分率设置情况下P440测距系统在自由空间和空旷地面上的 测距距离

6.3 测距速率

测距对话时间是发动一次双向飞行时间TW-TOF测距所需的时间， 测距速率受限于主机到P440用来发起测距请求所需的开销。这个开销会限制下表中大约30的测量值。如果通过RangeNet来处理测距请求，这个开销会被消除。

表5中所示的 测距速率是两个模块做为一个网络进行操作获取的，网络包含一个单一请求者和一个单一响应者。

表5：在符合发射功率规定前提下的数据和测距性能特点

6.4 精密测距精度、准确度和偏置

6.4.1视距条件下的精密度和准确度

视距条件下的测距精密度和准确度规格，是基于一个庞大测距项目获取的。项目进行了20000测量，测量环境为空旷地面，实际距离从2英尺到300英尺，PII从4到8，传输增益从0设置到63，接收信号包括线性的和被压缩的。所引用值是所有测量值的综合计算结果，包括部分在设置不合理情况下的测量值，例如在 短距离上采用 发射功率进行测距。此结果可作为系统测距精密度和准确度的保守估计。

测距精度可通过多次取均值来提高，测量6次一般可把准确度提高一倍左右，超过6次测量取平均精度只有边际改善。

本项测量活动在2011年实施，我们之后对测距算法进行了多次重大改进。总精度（包括精密度和偏值）已被勘察级激光验证。虽然测试是在有限的范围内，结果表明，整体的测量精度大大优于在本规范中引用的值。测试结果是在开阔地面统计出的，总精度接近25px。虽然测试的规模很有限，不足以在已发布的规范确认这些改善，但用户应该可以期待和我们测试类似的结果，特别是在类似的环境下进行的测试。

如果把操作限制到一个较窄的应用领域，用户已经取得了更高的性能表现。一个用户报告的精度为0.5厘米，而另一份报告则为2毫米的精度。

6.4.2非视距条件下的精密度和准确度

Time Domain并未给出在非视距环境下的规格数据，是因为这类条件包含太多不确定性。比如在木结构和石膏墙的建筑物内进行测量，所得结果虽然不如在视距条件下那么好，但比较接近。这是因为木材和石膏板没有使P440频率的射频信号明显衰减或分散。另一个射频传播谱的极端是在金属船舱内进行测试。由于金属阻挡射频传播，所以测距的范围受限于房间的大小。在非视距条件下操作必须凭经验确定。不得不说的是，我们周期性地测量我们办公空间的一侧到另一侧的距离（大约30米，不仅是非视距环境还有大量的金属遮挡），测距精度优于±1米。

6.4.3偏置和校准

TW-TOF的精密度（标准偏差）和准确度（偏移误差）在6.1的表3中已列出，在6.4.1中有讨论。

需要注意的是偏置测量时使用的是标准Broadspec天线和90度SMA接口。       P440在出厂时的偏值将被降至几厘米，这确保用户在做测量时，所得结果与使用激光测距仪的结果接近。上述结果假定是在理想视距条件下，未受压缩，未受菲涅尔取消或者菲涅尔放大的影响，满足了这些条件，大部分用户都会对测量结果满意。此外，测距结果在工作温度范围内都不会有实质性的改变。

有时需要使用不同的电缆、连接器或者天线，此时偏置会变化。此外在有些应用中对归零调整的精度要求比通常出厂设置还高。在这些情况下均需针对单个P440进行偏置调整。应用说明320-0327 Distributed Calibration of Time Domain UWB Radios描述了这个过程。用户一旦算出了需要校准的厘米数后，需要将这一数值转化为皮秒数，通过API指令RCMSetConfigRequest或者RangeNet RET界面中的配置标签进行操作。转化公式如下：

0.2993mm延迟=1皮秒

换句话说，如果你在天线端口与天线之间加入一根1m长的电缆线，那么需要将对应于那个天线端口的天线延迟（antenna delay）值提高3341ps。

6.5 粗略距离估算（CRE）的测距精密度和准确度

有三个重要因素会影响CRE的精密度和准确度：射频信道的稳定性、 方向变化以及信号强度。

如果射频信道稳定，CRE的准确度接近于参照系精密测距PRM。如果模块在移动，引起相应的天线 方向发生改变，那么信道也会随时发生变化。所以在这种情况下经常对PRM做校准才能使信道漂移的影响减小。变化率也即漂移随着节点速度和方向的变化而变化，必须根据实际经验来确定。

随机效应，包括抽样变异，会让一个测得的静止节点的信号强度变化高达10。CRE的误差是发射端和接收端距离的函数很大程度是由噪音在强度越弱的信号中占比越高。这意味着短距离测量时10CRE标准偏置误差在远距离测量时会增加到30，因此CRE不适用于超过100m的距离测量。在这些距离上，信号强度随距离的变化是非常小的，可以小于在任何给定的点的平均读数读取变化。此外，在超过约100米的距离上通常会遇到菲涅尔增强。在这种情况下，信噪比会随距离增加，这在图34中有说明。

6.6 数据通信速率和吞吐量

P440无论做为测距无线电还是雷达均已做了优化。尽管P440即能够用来传输大量数据，但要以牺牲测距更新率为代价。同样重要需要注意的是，数据传输限制在每个数据包 多1000个字节。虽然更少的字节可以被发送，但是当每个数据包发送的字节 化时，吞吐量达到 高。在不同的吞吐量上限以及不同的PII等级下，数据传输 速率也不同，表6显示了PII脉冲综合指数和数据吞吐量之间的关系。

表6：不同的脉冲积分和缓冲区大小的吞吐量

还应注意的是，比特率会有几个百分点的差异，取决于所选的码信道。

6.7 P440雷达的工作范围

UWB雷达的侦测范围主要受以下几个因素影响：天线、周围环境、杂波、目标大小以及目标移动特征，以及用户开发的信号处理算法的鲁棒性。本文档引用的探测范围已有用户实测证实，代表了接近迄今为止未使用复杂处理算法的 探测范围。受限于合法 发射功率的用户以及无法改动天线的用户应将表3中的数据大小减半。

如需进行深入的了解，Time Domain官网有一个已被验证的P440雷达探测范围公式。

6.8 P440版本差异

P440的设计经常地会有轻微改进或者改变，版本或者任何修订号会在每一个P440的条形码中显示，如图35：

图35：P440的版本号显示在条形码中，图例中为修订A版

以下是自本数据表发布以来的各个偏差/更改/改进的修订版本号列表

P440 修订A 版：

l  不支持通过夹层连接器的以太网数据传输

l  不推荐在温度界限上使用模块，曾有失效报告；避免在极端的户外温度下使用模块

l  避免在高振动中使用模块

l  如果在高振动或者极端温度下发生故障，请联系我们

P440 修订B 版：

l  不支持通过夹层连接器的以太网数据传输

7 Broadspec 天线

P440标配天线是Broadspec天线 ，如图36所示。模块也适用其他各种标准天线或者用户定制天线。 的电气要求就是使用的天线有一个50ohm的SMA连接器。

使用不同的天线很有可能改变波束模式和增益，这两个参数任何一个都可能影响认证。使用不同的天线可以改变相位线性度和影响脉冲形状和完整性。这些会对测距算法的性能造成影响。

然而，所有的发射设置都假定P440连接到Broadcast天线。若使用其他天线（包括使用馈线的情况）需要重新做射频规范认证。

P440可以在单天线模式线工作（发射和接收），也可以同时使用两根天线（一个发射另一个接收）。

Broadcast天线（3dBi）提供全方向发射和接收模式，支持频率为3.15.3GHz。它带有一个标准的SMA公接头，尺寸为3.0 X 63.5 X 1.6mm。如果订购的是开发包，我们会提供一个90度连接器，如图36。

图36：Broadcast天线及其相位中心