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随着无线通信技术的快速发展,定位技术已成为各行各业领域中普遍应用的实用技术,例如Wi Fi、Wi Max、Zig Bee、Ad hoc、Blue Tooth和超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)等技术,在工业生产、仓储物流、智能交通、智慧城市、公安司法、社会矫正、旅游景区、医院医疗等人民群众息息相关的每个领域中均得到广泛应用。而超宽带(UWB)定位技术,以其极窄脉冲下的传输技术特有的低功耗、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低,定位精度高等优点,受到普遍青睐,也体现了其良好的应用未来与前景。本文以UWB定位技术及雷达信号探测技术为基础,尝试分析各类信号时域(Time Domain,TD),到达时间(Time of Arrival,TOA)、到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA);信号角度域(Angel Domain,AD),到达角度(Angle of Arrival,AOA)、到达方向(Direction of Arrival,DOA);信号混合域(Hybrid Domain,HD),混合TOA/AOA、硬件辅助混合到达等参数。提出多种改进式的算法,解决定位系统中测距精度提升与应用问题。主要集中在,UWB定位技术的时域、角度域、混合域等典型算法优化及应用设计研究等方面,以及视距与非视距全环境下降低误差,实现测距定位的研究。论文主要工作如下:1、针对UWB定位技术的基础知识、超宽带定位技术算法的基本原理、室内定位技术所受限制、基本定位技术,针对时域、角度域、混合域等典型的定位测距算法,如TOA、TDOA、TOF、TDOA Chan算法、TOA Taylor算法、DOA、AOA、混合算法、视距非视距的特点等,做了针对性的概念及原理的阐述。2、以时域算法类型中的多种典型算法进行优化,提出多种改进式的算法,解决定位系统中测距精度提升与应用问题。分别就基于TDOA方法的典型算法Chan算法及BP神经网络算法进行优化;提出一种基于时间反演的两步TOA估计算法。以获得较好的抗多径效应能力、良好的自适应性以及较好的估计性能,从而提升了超宽带室内定位精度,并实现较好的效果;基于TDOA利用UWB射频信号的增强方案和参考标签辅助定位方法,克服了TDOA算法的多通道的影响和缺陷,进而提升了超宽带室内定位精度,形成了一种具有一定应用价值的船舶室内无线高精度定位系统,实现了技术应用。3、以角度域算法类型中的典型算法进行优化,提出多种改进式的算法,解决定位系统中测距精度提升与应用问题。分别就基于AOA估计方法,提出了一种在UWB MIMO系统中的角度域方法,提高频谱效率,改善系统性能,同时多天线对提高定位精度具有明显的提升效果;基于DOA估计方法提出了一种解耦协方差矩阵优化算法,在雷达信号处理技术中,通过展开ACA的矩阵,提出了UACA算法,设计了一个小规模的稀疏矩阵来填充展开运算产生的差分共阵中的漏洞,利用互耦矩阵构造解耦协方差矩阵,从而得到精确的DOA估计。4、以混合域算法进行优化,基于TDOA方法和AOA方法融合,提出一种由二维算法改进而来的三维联合TDOA/AOA融合算法,进而有效提升定位精度,实现了混合域的应用研究。