当前电磁环境越来越复杂，对目标进行精确的定位测量是导航、测控等领域必须有效解决的重要问题。空中多目标实时测量与定位系统就是在此环境的背景下，实现了目标的实时准确测距，以及目标位置的测量。本文从无线电扩频脉冲测距的原理出发，采用时分多址和码分多址的编码方式，搭建了空地测量通信链路。系统工作于应答方式。硬件使用DSP（Digital Signal Processing）数字信号处理器、FPGA（Field-Programmable GateArray）现场可编程门阵列、高稳定时钟等搭建高速的数字化处理系统，解决了实时处理的难题。利用软件无线电技术，系统实现了对时、测距应答和定位解算。本论文介绍了在硬件DSP、FPGA大规模集成电路基础上，基于软件无线电技术的实时测量与定位系统，同时介绍了系统的空中询问机和地面应答机的设计和制造。最后，进行了空中试飞试验，验证了测距定位功能，同时对精度进行了分析，并给出了结论。系统实现了空中目标的实时跟踪定位功能，测距精度达到了2m，定位精度达到了5m。本系统可以完成空中目标功能和性能指标的鉴定和检验工作；也可进行多种类、多批次目标的指挥和训练能力的评估工作。同时，本系统可作为测控、导航领域的一种补充方式。