随着无线通信技术的发展和物联网在各行业的推广应用,位置服务在生活中变得越来越重要,广泛应用于室内外定位导航,商场导购,工厂人员定位等。作为位置服务的核心,人们对于室内定位也提出了更高的要求。超宽带技术利用极窄的脉冲来完成数据的传输,其测距精度可达厘米级,穿透能力强、抗多径效应好。因此,广泛应用于室内定位中,受到了研发人员的欢迎。在超宽带定位中,非视距传播效应和时钟同步算法对提高定位标签数量和定位精度有着重要影响。本文主要研究了基于支持向量机的超宽带室内定位算法和无线时钟同步算法,设计并实现了一套基于UWB的室内定位系统。本文主要研究成果及创新点如下:(1)介绍了超宽带技术的概念、优势和特点,介绍了常见的超宽带定位算法及其原理,并分析了影响超宽带技术定位精度和稳定性的主要因素,为下文的研究提供了理论基础。(2)针对超宽带在高密度室内定位中实时性差、定位精度低的问题,提出了一种基于支持向量机的超宽带定位方法,提高了定位的精确性和鲁棒性;给出了基于到达时间差的支持向量机模型,重点在于将定位问题转化分类问题的求解;通过TDOA(TimedifferenceofArrival)值和坐标值来建立支持向量机分类模型,利用一对一分类模型实现了坐标值的解算,提高了坐标解算速度。仿真结果表明,在高密度实时定位中,本方法在定位精度近似的情况下,实时性要高于Chan、Taylor等传统算法,满足实际定位中低功耗、快速高精度定位的要求。(3)针对无线传感网络实际工作环境中出现的时钟漂移和时钟偏差,提出了一种基于动态粒子群算法优化PID的时钟同步算法。本算法将时钟偏差和时钟漂移同时输入卡尔曼滤波器,利用输出的估计值来修正从节点时钟。在粒子群算法更新方程的基础上引入环境因子,使粒子适应不断变化的动态环境。实验表明,在无线传感网络系统引入动态粒子群优化PID的时钟同步算法,减小了由于动态环境导致的粒子陷入局部最优值的影响,提高了时钟同步的精度。(4)设计和开发了一套基于超宽带的室内定位系统,选用Decawave公司生产的DWM1000超宽带射频收发模块作为核心单元,选择ST公司生产的STM32与DWM1000完成数据的传输。本文主要完成了STM32控制系统电路、UWB无线收发系统电路、电压转换电路等的设计,并完成了超宽带定位系统的制作与调试。分析了超宽带无线通信模块的通信流程,完成了标签节点和基站节点软件的设计与实现。使用线性拟合法对超宽带模块进行了校准,减小了测距和定位的误差。最后,通过超宽带定位实验表明,本文设计的定位系统定位误差小,稳定性高,可以广泛应用于实际工作和生活中。