在室外无线定位中,当前主要采用是高精度的GPS模组,但在低功耗广域网（Low Power Wide Area Network,LPWAN）领域,很多的物联网（IOT）位置应用需要的只是粗精度的位置信息,但要求的是电池供电系统,能够达到数年的续航能力,显然GPS的高功耗难以满足实际需求。随着LPWAN的兴起,作为其中主要技术的长距离通信技术（Long Range,LoRa）,由于其技术特点是低功耗、传输距离远,其特性正好符合低功耗广域网设备的能耗与通信需求。LoRa扩频通信技术的出现给低功耗广域网设备的通信和定位问题带来了新的选择和启发。基于无线信号通信的同时完成定位是一项具有挑战的事情。就目前而言,在LPWAN领域的前期,商业化部署的是采用LoRa作为通信技术,以GPS、传感器等作为定位技术的组合定位方案,其实现较为简单,但是有设备成本高,以及设备续航达不到现实要求等问题。本论文将从LoRa信号的角度考虑通信与定位的同时进行,基于发送的数据帧,完成LoRa数据帧的到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）在室外无线场景中的定位研究。首先,我们查阅大量资料了解到LoRa的发展以及LoRa调制技术,并结合IEEE802.15.4a CM9信道对LoRa室外通信系统进行仿真,实现了包括LoRa调制、发射、信道、接收等模型。然后,基于上述模型采用广义互相关（Generalized Cross Correlation,GCC）时延估计技术估计到达时间的测量值,进一步得到到达时间差（TDOA）测量值的估计值。在此过程中我们探讨了LoRa的不同调制参数,带宽（BW）、扩频因子（SF）、以及信噪比（SNR）对到达时间测量值估计的影响。接着,我们对定位算法进行研究,将Chan、Taylor、Chan-Taylor三种算法分别进行TDOA定位算法处理,并采用不同的LoRa调制参数以了解用于定位的LoRa信号对定位的影响。最后,我们引入智能搜索算法中的遗传算法（Genetic Algorithm,GA）和其改进的Chan-GA在不同测量噪声下进行研究。通过仿真我们发现影响LoRa TDOA定位的因素主要是到达时间估计的精度,与LoRa的调制参数影响不大,采用GCC时间估计技术,在初始值较准确、测量噪声误差较小的情况下,基于Taylor算法、GA算法和改进的Chan-GA算法在误差累积分布概率90%下均可达25m以内,基本能满足大多数LPWAN终端位置要求,在初始值误差和测量误差较大的情况下,Chan-GA算法可以获得更好的稳定性和定位精度。