目前的定位系统并不能满足日益增长的定位需求，尤其在城市的市区和室内，全球定位系统(GPS)存在着定位盲点。现有定位系统的种种缺陷迫使我们在现有的网络框架基础上，开发一种新的定位系统，来弥补GPS的缺陷。随着中国数字电视地面广播传输标准的颁布和该标准在定位兼容性上体现的优势，本论文展开了数字电视地面广播单频网(SFN)定位系统的研究工作，为具备自主知识产权和控制权的全国范围商用/民用定位系统的部署提供有益的参考。　　 本文具体内容包括:从数字电视地面广播传输标准的信号帧结构出发，提出了基于样本重构的时延估计算法;从K均值聚类方法的基本原理出发，结合时延提取的实际情况，提出了3种基于K均值聚类技术的时延提取算法;在保持发射端硬件和数字电视信号标准的完整性基础上，提出了普遍适用的数字电视地面广播单频网定位系统的基站识别方法;从定位系统的性能要求出发，对数字电视地面广播单频网定位系统进行了仿真验证;从数字电视地面广播单频网定位系统的实际应用要求出发，建立了系统的定位应用模型。　　 论文的主要贡献在于　　 1.借助于广义互相关(GCC)方法的时延估计模型，提出了在线重构和不断更新距离最近基站(BS)的发射信号样本，并与接收信号采样值进行互相关运算的创造性时延估计算法。虽然GCC算法是常见的时延估计方法，但根据数字电视地面广播传输标准，在线重构和不断更新距离最近BS的发射信号样本是本时延估计算法的一个最大亮点。该算法减小了时延估计的计算量，在保证一定时延估计精度的基础上，提高了算法的实时性。并且算法不涉及任何数字电视地面广播标准特有的参数，具有通用性。　　 2.由于在SFN下存在多个时延同时提取的难题，在分析K均值聚类方法的基础上，将峰值检测算法和K均值聚类技术结合，峰值检测得到的时延数据集合作为待聚类的数据，根据时延提取数目的先验知识，利用K均值聚类算法将时延数据集合聚成相应的类，提取每类的特征数据即得相应的时延提取值。常规K均值聚类时延提取算法是将聚类均值作为提取结果，为提高多径环境的时延提取性能，提出了将每个聚类的最小值作为提取结果的改变K均值聚类时延提取算法。从时延数据集合获取角度，提出了基于门的K均值聚类时延提取算法。　　 3.在保持数字电视地面广播信号标准和发射系统硬件完整性的基础上，提出了基于门参数计算的基站识别算法。其核心思想是通过门参数的构建将基站识别转化成数据检验问题。根据排列组合原理，得到所有可能的基站-时延配对，将由这些配对产生的测量模型输入参数看作待检验的数据集合。然后利用新息协方差构建门参数，通过计算门参数值对上述可能的基站-时延配对进行检验。根据门的构造不同和门参数选择原则，提出了基于位置验证门技术的基站识别方法、基于非视距(NLOS)减轻门技术的基站识别方法和基于混合参数门技术的基站识别方法。基于位置验证门技术的基站识别算法运用基于新息的假设检验来判断基站-时延配对是否正确。由于位置估计和基站识别紧密相连，从而提高了算法的有效性和经济性。通过加入空气动力学的位置验证模型，使基站识别能够在长时间或者随机的错误基站-时延配对下，仍然对后续时刻有较好的识别性能。基于NLOS减轻门技术的基站识别算法通过增加硬判决模块进行门参数选择，将基站识别应用领域从视距(LOS)拓宽到NLOS环境，增强了算法的实用性。基于混合参数门技术的基站识别方法将常规的门技术与交互多模型(IMM)算法思想相结合，利用一个附加参数来描述测量环境，根据前面时刻的反馈模式概率，得到每个模式的当前预测概率。两个平行的新息统计分布推理模块(LOS和NLOS)求出各自条件下相应的新息统计参数后，依照模式概率预测值将两种条件下的新息统计参数加权处理，得到混合条件下的新息统计参数对每个测量值进行门参数计算。该算法将传统的门技术基站识别技术拓展到未知测量环境领域。利用IMM方法估计的新息统计分布参数更符合实际情况。并且由于测量模型是针对单个基站的，避免了复杂的矩阵运算，因而计算复杂度低，实时性强。　　 4.在保持数字电视地面广播信号标准和发射系统硬件完整性的基础上，提出了基于移动终端速度的基站识别算法。该算法是从移动终端提供的速度信息出发，将基站识别问题转化成数据互联问题，利用速度信息对基站时延的限制关系，得到基站与时延之间的配对关系，完成基站识别。由于该算法无需定位方法的任何反馈，因而可与任意的定位方法搭配使用，所需开销是移动终端的速度信息。随着传感器技术的发展，速度测量仪已经广泛应用在移动设备上，因此终端很容易得到速度信息。同时，通过仿真发现，速度测量仪的误差根本不会对基站识别造成任何影响。因此算法具有很强适用性和市场应用前景。　　 5.在保持数字电视地面广播信号标准和发射系统硬件完整性的基础上，提出了基于模糊逻辑的基站识别方法。该算法是建立在测量模型输入参数的模糊质量上，选择使测量模型输入参数的隶属度最大的基站-时延配对作为基站识别结果。该算法从模糊逻辑的角度解决基站识别问题，并且在计算隶属度时，与位置估计的反馈参数相结合，聚类数据的中心通过测量预测值得到，简化了基站识别的计算复杂度，提高了算法的实时性。　　 6.从定位系统的性能要求出发，对数字电视地面广播单频网定位系统性能进行仿真验证，为该系统的定位优势提供理论基础。仿真结果不仅证明了数字电视地面广播单频网的亚米级理论定位精度，而且间接说明本论文提出的时延估计、时延提取和基站识别的实用性。此外，仿真实验中的参数稳健性分析为数字电视地面广播单频网定位系统的建设提供理论依据。　　 7.从数字电视地面广播单频网定位系统的实用要求出发，建立系统的定位应用模型。该模型不仅合理安排了各个子算法的流程，而且解决了应用中面临的诸多难题，最大限度保证了系统设计的合理性和资源利用的有效性，为大规模部署数字电视地面广播单频网定位系统提供了有益的借鉴。另外，通过与CRN的频谱感知相比，该系统模型与生俱来就具备了信号感知能力。所提两种不同的协同定位策略与现有定位系统的协同定位策略相比，资源使用率高，软硬件开销低。