当今无线定位技术已经渗透到我们日常生活的方方面面。随着电子信息技术以及互联网技术的飞速发展，无线定位技术由最初的简单应用逐步向定位追踪、信息安全、通信服务、资讯服务、车载娱乐导航等等多角度全方位进化。在物联网时代即将到来的今天，无线定位技术无时无刻不影响并改变着我们的生活。无线定位技术简单的说就是通过测量估计基站与移动台之间的通信信息参数来进行移动台几何位置的确定。常用的参数有波达角(AOA)、波达信号强度(SOA)、波达时间(TOA)以及波达时间差(TDOA)。对应不同参数，有不同的定位体系和方法与之对应。近几年来基于TDOA信号波达时差定位技术快速发展，成为业界普遍关注以及广泛研究的问题。本文的主要工作就是针对基于模型的时差估计问题，分别选取了自回归信号模型以及线性调频信号模型进行算法研究。主要内容有：1、研究信号自回归模型及其谱估计，提出自回归信号新息时差估计法，将自回归信号的新息信息用于时差估计，与传统广义互相关法等时差估计法相比，明显提高了定位精度以及分辨力。2、将Matlab软件高阶统计工具箱中的高阶统计量方法应用于自回归新息时差估计模型当中，在低信噪比环境下在定位精度以及分辨力方面收到了更优的效果。3、研究循环平稳信号这一类特殊非平稳信号的统计特性，针对线性调频信号这类循环平稳信号，将相关理论扩展至循环平稳域进行比较、分析，深入研究了循环互相关幅度时差估计法。并通过仿真实验证明了其无论是对于低信噪比的恶劣环境还是掺杂了相关噪声的传播途径，都展现出良好的抵抗力。4、提出了循环互相关相位时差估计法。利用循环自相关函数以及循环互相关函数的相位差特性实现时差的确定。该方法对于相关噪声的干扰同样具有良好的抵抗性能，优于广义互相关法。