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随着大型地下停车场的车辆定位和导航、商场精准营销、交通枢纽人流监测及智慧工厂等室内定位与导航需求的提出,对室内定位系统的定位精度、与智能手机的兼容性、成本控制、实时性及数据更新速率等提出了新的要求,室内定位相关技术的研究在国内外学术界也逐渐成为热点,研究表明要想把室内定位研究成果推向实际,还需要解决几个问题:在保证定位精度及用户定位实时性的前提下,规避维护成本较高的锚节点同步过程;针对不同室内定位场景多径效应的差异性,能有一种自适应的多径抑制方法;在不影响用户定位精度的前提下,实现锚节点的自标定免除人工量测过程等。从以上问题出发,本文的工作和主要贡献包含以下几个方面:1)提出一种免除同步的高实时性TOA用户定位方法,规避掉时钟同步问题的同时,提高了用户定位的实时性,只需要1次声信号的交互共2次声信号的广播就可以获得用户智能手机到所有锚节点的高精度距离量测值,从而实现高精度高实时性用户定位。2)本文提出一种鲁棒性TPSN测距方法来解决测距过程中的问题,包括由于锚节点麦克风频率效应较差以及弱一致性引起的频率偏移问题、用户与锚节点之间的相对移动引起的多普勒效应以及室内多径效应的问题,详细推导并分析了问题的起因以及对于时延估计造成的影响,通过对接收信号的参数重估计以及基于分数阶傅立叶变换的多径抑制方法来解决以上问题,提高了 TPSN测距的鲁棒性。3)提出一种基于TPSN测距的SDP锚节点自标定算法,解决了锚节点自标定问题,除锚节点本身不增加其他任何硬件设备支持,仅需人工精确量测极少量锚节点的绝对位置,通过锚节点自标定方案,再由TPSN测距原理获得锚节点之间的距离量测值,再通过SDP算法实现所有未知锚节点绝对位置的高精度一次性自标定。4)基于智能手机平台设计并实现了该系统,与智能手机完全兼容,无需增加任何额外的硬件支持,同时支持Android及IOS操作系统,并通过在真实场景中的实验对本系统的定位精度进行了验证,结果表明,在办公室场景下能保证平均误差90%的概率在26cm以内,在地下停车场场景下能保证90%的概率在39cm以内,系统定位性能优秀。