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本学位论文针对IEEE802.15.4a标准下的窄脉冲超宽带无线通信技术展开了研究,主要包括超宽带关键通信技术研究,超宽带测距算法的研究与性能比较,超宽带无线定位算法的研究与设计以及在此基础上的各类算法仿真和超宽带定位系统的构建。依次展开了以下几方面的研究:(1)介绍了符合FCC辐射掩蔽的UWB脉冲设计方法,针对UWB系统研究了信号调制和多址方式的选择。然后对UWB信道建模,并详细分析了 UWB信道具有多径衰落和存在NLOS条件的特点。(2)首先介绍了超宽带无线通信系统的几种常见的相干和非相干测距算法,然后提出了一种基于信息熵TOA估计算法,并详细介绍了算法的推导过程和仿真,并将其与几种传统算法的测距误差均方根进行了比较,相对于传统的测距方法,该算法的测距精度得到大幅提升,更加接近克拉美罗下限。(3)主要介绍了 TOA和TDOA二维定位算法,并提出了一种基于TDOA和TOA的联合三维定位算法,仿真分析并验证在不同的测量误差和测距范围内该算法的稳定性和准确性,通过实验仿真与传统算法比较,证明了该算法具有更低的算法复杂度,而且算法的定位精确度也得到了改善。(4)构建超宽带无线系统,开展了超宽带无线定位性能测试,验证了测距算法和定位算法。实验结果表明,本文设计的超宽带无线定位系统能够实现二维平面内对待测节点20cm精度以内的定位和对移动节点40cm精度内的定位效果。