高精度无线区域定位是当前无线定位领域的研究热点,超宽带(UWB:Ultra-Wide Band)技术由于具有高的时间分辨率和强的穿透障碍能力而成为高精度无线区域定位的首选技术。与此同时,超宽带所特有的大相对带宽特性也给高精度定位提出了诸多问题和挑战。考虑到高精度的距离测量能力是UWB定位的突出优势和重要前提,本文重点从UWB测距和非视距条件下的目标位置估计两个方面的关键技术开展研究,取得了如下重要成果:1、在深入分析多径环境下UWB信道模型基础上,给出了一种修正的峰值检测算法,并通过仿真表明,在信道不可分离条件下,修正算法能获得更佳性能。将时间反转技术引入UWB高精度测距,提出了一种基于时间反转处理的到达时间(TOA:Time of Arrival)估计方法。通过向UWB传播信道中发射包含该信道脉冲响应信息的时间反转信号,实现了多径成分的匹配和TOA的精确估计。仿真结果表明,该方法与传统的广义最大似然方法相比,具有更低的TOA估计误差和更低的输入信噪比适应范围。2、针对UWB信道非高斯或存在异常值情况,提出了基于秩统计量进行TOA估计的思想,并根据多脉冲测距的特点,设计了两种不同的秩检验形式:行秩和列秩,进而分别提出了基于行秩和基于列秩的TOA估计方法。这两种方法均利用信号的秩来抑制重尾非高斯噪声或异常值的影响,并且有效保护了首径信号的信息。仿真表明,其在高斯和非高斯噪声下均具有更高的有效性和鲁棒性,并具有计算简单的优点。3、针对NLOS环境下精确定位问题,在深入研究加权最小二乘定位方法的基础上,基于接收信号信噪比与距离测量可靠性的关系,指出依据距离信息设计加权值可避免距离估计方差作为权值的不平衡问题,进而提出了一种将距离信息加权与非视距(NLOS:Non-Line-of-Sight)鉴别结果相结合的加权最小二乘(WLS:Weighted Least Square)定位方法。该方法利用测量节点与被定位节点的距离设计WLS的优化权值,并将NLOS鉴别结果与距离加权阵的设计相结合以进一步提高定位精度。仿真表明,该方法具有明显优于已有WLS方法的定位性能。4、以室内非合作目标定位为背景,针对一发多收和自发自收模式,分别给出了它们在视距和穿墙(TTW:Through-the-Wall)定位下的系统模型,在此基础上,建立了一种基于TTW传输分析的修正测距模型。该距离模型根据距离与墙壁参数和传输路径入射角的关系,重构受到墙壁严重影响的接收信号的时间延迟,可消除TTW传输引起的测量误差,提高位置估计的精度。基于所建立的修正测距模型,提出了一种新的TTW几何曲线定位方法,该方法利用定位参考节点的TOA测量和修正测距模型对实际目标位置进行解算,具有更高的定位精度。论文同时推导了考虑TTW传输的克拉美罗下限表达式。仿真表明,该定位方法有效降低了TTW传输引起的定位误差,具有高精度目标位置估计和低计算复杂度的优势。