超宽带定位系统的厘米级测距能力建立在精确的到达时间估计和多径干扰抑制两项核心技术之上。超宽带信号采用极窄脉冲或宽带调频信号，其时间分辨率远高于窄带信号，为高精度到达时间估计提供了物理基础。然而，室内环境中的多径传播使接收端检测到的首径信号与后续反射路径信号在时间上接近，首径检测容易受到反射路径信号的干扰，导致到达时间估计出现偏差。多径干扰的抑制需要在接收信号中区分首径和反射径，准确提取首径的到达时刻。到达时间差估计利用多个锚点接收同一标签信号的时间差异计算标签位置，时间差估计的精度直接决定测距和定位精度。到达时间估计与多径抑制的协同处理，是实现厘米级测距的关键技术环节。
超宽带信号的到达时间估计方法包括峰值检测、阈值检测和基于相关函数的首径检测。峰值检测在接收信号的相关输出中寻找最大峰值对应的时刻作为到达时间，方法简单但在多径环境中最大峰值可能对应反射路径而非首径，导致到达时间估计偏大。阈值检测在相关输出中寻找第一个超过预设阈值的峰值，阈值设定需在噪声误触发和首径漏检之间权衡，阈值过低时噪声可能触发虚假检测，阈值过高时弱首径可能被漏检。基于相关函数的首径检测利用超宽带信号的相关特性，在相关输出的上升沿寻找最早到达的信号分量，方法的精度取决于信噪比和采样率。在低信噪比条件下，首径信号的幅度可能低于噪声水平，到达时间估计的方差增大。高采样率可以细化到达时间的时间分辨率，但采样率的提升增加了模数转换器的功耗和数据处理量。
多径干扰抑制的核心在于区分首径信号与反射路径信号。室内环境中的反射路径包括墙壁反射、地面反射和家具反射，反射路径的长度大于直达路径，反射信号到达时间滞后于首径。当反射路径与直达路径的长度差对应的时延小于超宽带脉冲的持续时间时，首径与反射径在接收信号中重叠，形成复合波形，首径的到达时刻难以直接提取。多径抑制方法包括基于信号子空间的方法和基于时域门控的方法。信号子空间方法利用多径信号的到达角度或时延差异，将接收信号投影至信号子空间和噪声子空间，在信号子空间中分离各路径分量。时域门控方法在接收信号的时域波形上设置时间窗口，仅保留首径到达时刻附近的信号分量，抑制窗口外的反射径分量。时域门控的窗口位置和宽度需要根据信道时延扩展的先验知识设定，窗口过宽时反射径进入窗口，窗口过窄时首径的尾部被截断。
到达时间差估计的精度受到锚点之间时钟同步误差的影响。到达时间差定位需要多个锚点接收同一标签信号并记录到达时间，锚点之间的时钟偏差直接转化为时间差估计误差。时钟同步通过有线或无线同步协议实现，有线同步的精度较高但部署成本高，无线同步的精度受无线链路质量影响。在无线同步方案中，锚点之间通过交换同步帧估计时钟偏差并进行补偿，同步帧的发送频率和同步算法的收敛速度影响同步精度。时钟同步误差的残余部分通过定位算法中的差分处理部分抵消，当多个锚点使用相同参考时钟或同步误差具有相关性时，差分处理能够降低同步误差的影响。在锚点部署阶段，时钟同步链路的拓扑结构影响同步误差的传播，链式拓扑中远端锚点的同步误差累积较大，星型拓扑中同步误差由中心节点统一分发，累积较小。
到达时间差估计中的异常值检测与剔除是保障测距可靠性的重要环节。在实际环境中，部分锚点接收到的信号可能因障碍物遮挡而严重衰减，首径检测失败或检测到错误的峰值，导致该锚点的时间差估计值偏离真实值。异常值检测通过比较多个锚点的时间差估计值之间的一致性来识别异常，当某个锚点的估计值与基于其他锚点估计值推算的预期值之间的偏差超过阈值时，判定该估计值为异常并予以剔除。一致性检验的阈值设定需考虑正常测量误差的分布范围，阈值过小导致正常估计值被误剔除，阈值过大则异常值未被识别。剔除异常值后，剩余锚点的估计值用于位置解算，锚点数量减少可能降低定位的几何精度因子，需要在可靠性和精度之间权衡。
工程验证中的到达时间差估计与多径抑制方案需要在包含多种障碍物和反射面的测试环境中评估测距精度。测试场景包括视距条件、非视距条件和密集多径条件等典型情况。评估指标包括测距误差的均值和标准差、定位误差和测距成功率。测试数据表明基于相关函数的首径检测在视距条件下测距误差较小，在非视距条件下首径检测受到遮挡影响，测距误差增大。时域门控和子空间方法在密集多径条件下抑制了反射径的干扰，测距误差的离散性减小。时钟同步误差在差分处理后对测距精度的影响控制在厘米级范围内。异常值剔除在部分锚点信号恶化的场景中维持了定位结果的稳定性。点点taptap安卓和模块厂商提供的超宽带收发器集成了首径检测和多径抑制功能，为厘米级测距的实现提供了硬件基础。
