在很多室内应用场景下,需要定位系统对现存物品以及工作人员进行定位,起到系统管理和监控的作用。相比于WIFI、蓝牙、射频、ZigBee、超声波等技术,UWB技术具有良好的抗多径能力和抗干扰能力,定位精度高,在室内定位领域具有很大优势。本课题根据这一需求,设计并实现了一套基于UWB的室内高精度定位系统,基站与标签通过UWB通信得到标签与各基站之间的距离,在PC端上位机接收到主基站发送的定位信息,通过定位算法解算后进行实时位置显示和轨迹绘制。基于UWB通信模块设计了基站和标签硬件终端和嵌入式软件。选取DecaWave公司设计的DWM1000作为UWB通信模块,基站与标签记录下每次接收或发送UWB信号的时间戳,基于对称双边双向测距算法进行了UWB通信软件设计,STM32计算出标签到达各基站的时间差后,主基站将原始测量数据通过WIFI模块发送到上位机进一步解算。采用偏最小二乘法对硬件测量得到的标签到达基站时间差进行初步位置估计,将初值作为粒子群算法的输入端,得到标签坐标值。并结合无迹卡尔曼滤波算法进行跟踪预测,以预测值为中心设置粒子群算法的搜索范围,加速了粒子群算法收敛,提高了算法运行速度,得到了平滑的运动轨迹,提高了系统定位效果。对系统定位效果进行了整体测试,基于Python设计了PC端监测软件用于实时显示标签位置和绘制运动轨迹。上位机还具有网络连接、用户管理、数据存储和历史数据查询等功能。测试得到对于静止标签,视距环境下系统定位误差最大为7cm;在非视距环境下,上位机显示的标签实时运动轨迹与实际运动趋势一致。因此测试结果表明,本系统实现了对室内标签的高精度定位,并对非视距环境有一定的适应能力,可在PC端实时监控标签的位置和运动状态。