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脉冲超宽带(IR-UWB)技术有良好的时间分辨能力,能实现通信与定位的融合,是短距高速无线通信的热门候选方案之一。本文的研究内容为室内环境下的无线定位系统的TOA估计算法和接收机基带设计。基于能量检测的TOA估计算法由于不需要在接收端直接对接收信号进行高速采样,也不需要产生精确的匹配模板,能够降低硬件的复杂度而得到广泛的应用,但是它依旧需要A/D采样和大量的计算,在低信噪比条件下性能不理想,针对上述缺点,本文采用了一种基于锁相环的TOA估计算法,它利用了锁相环对噪声有很强的抑制作用的特性,可以轻松地实现对脉冲信号到达时间估计。对算法进行计算机仿真和电路验证,结果表明,在低信噪比条件下,锁相环TOA估计算法相比MES算法有很小的估计方差,有很强的鲁棒性,而且结构简单、对硬件性能要求低。基于锁相环的TOA估计算法是一种有偏估计,在NLOS环境下,由于多径信号密集,基于锁相环的TOA估计算法有较大的估计偏差,所以不适用于NLOS环境。针对上述问题,本文提出了一种基于迟、早支路不平衡的延迟锁相环TOA估计算法,它通过减小延迟支路的增益,使得锁相环锁定的位置更加接近信号的直达路径,计算机仿真表明,在NLOS条件下,迟早支路不平衡的延迟锁相环TOA算法比锁相环TOA估计算法有更小的估计偏差,可以在NLOS环境下使用。本文还介绍了接收机基带的组成,基带的时差计数器采用了数字移相计时法,该方法能够由FPGA实现而且有较高的计时精度,有效降低了设计的复杂度。此外,还详细介绍了RS-232串口发送器、数据缓存接口的设计,并给出了相应的时序仿真结果。最后对定位系统进行了联合测试,测试结果表明,本文设计的超宽带无线定位系统有较好的定位精度,定位误差在在15~30cm之间,而且系统简单,成本低,有工程应用价值。