随着更多新型移动设备比如手机、平板电脑、可穿戴设备等，物联网设备的性能飞速增长和基于位置感知的应用的激增，位置感知发挥了越来越重要的作用。在室内和室外的环境下，连续地可靠地提供位置信息可以为用户带来更好的用户体验。室外定位和基于位置的服务已经成熟，基于GPS和地图的位置服务被广泛应用，并成为各种移动设备被使用最多的应用之一。在过去几年，GPS被广泛应用于汽车或行人导航。GPS主要是依靠卫星传送过来的位置信息，而卫星稳定安全地传送信息是建立在室外没有墙壁和屋顶等障碍物这个基础上的。

因此近年来，位置服务的相关技术和产业正向室内发展以提供无所不在的基于位置的服务。室内位置感知可以支持许多应用场景，并且正在改变移动设备的传统使用模式。比如，用户可以寻找特定的餐馆或在商店里寻找某个商品，从附近商场里的商户得到优惠信息，在办公室里找到同事，在机场或火车站找登机口/站台或其它设施，在博物馆里更有效地了解展品信息和观看展览，医院确定医护人员或医疗设备的位置，消防员在起火大厦里的定位等等。想像这样的场景，当我们到会议室开会，手机会自动开启静音模式，我们逛商场看到一件感兴趣的商品可是还在犹豫时，拍下照片并自动给照片打上位置标签，等下次决定要买时手机帮我们导航到该商品的位置。这些都会给我们日常的生活和工作，以及在紧急情况下带来方便。

而在众多室内定位的解决方法中，UWB室内定位技术显得尤为突出。UWB在过去主要应用在雷达和GPS定位设备中,近年来关于UWB技术在宽带无线通信中应用的研究热潮正在兴起。UWB技术作为一种新型的短距离高速数据传输方案，广泛的应用于室内无线环境。由于UWB系统只传输少量持续时间极短（毫微秒级）的脉冲，在室内信道下，UWB系统能提供非常好的多径可分离性（该性能取决于极窄脉冲的持续时间），使得该系统非常适用于高精度距离修正和定位应用，也让UWB技术在室内定位领域得到了较好的效果。因此，UWB室内定位算法的研究显得尤为重要。

1.1国外研究现状

近些年来，国际上欲将超宽带技术商业化的兴趣不断增加，许多国家都开始研究超宽带技术和其产品的研发。目前典型的UWB定位系统有Multispectral Solution公司开发的Sapphire定位系统以及Ubisense公司开发的Unbise定位系统。Multis Peetral Solutions公司开发的Sapphire资产精密定位系统，由多个漫游器、至少四个接收机和控制中心组成，定位精度为分米级。美国一直走在UWB商业化的前列，已有多家公司成功开发出了UWB系列产品，例如Time Domain公司是最早从事UWB相关技术研究的机构之一，其开发的设备能让警察在房屋外面发现室内的运动物体，这样在破门而入前，可预先知道里面是否有人，增加办案成功效率，降低危险。Time Domain还与视频监控和人员追踪分析系统提供商shopperTrakRCTC合作，开发了零售追踪方案FloorTrak，可以精确地追踪顾客和员工。爱尔兰的decaWave公司推出了基于DW1000芯片的UWB系统，此系统规定了三种工作模式：跟踪模式，导航模式以及监视模式，每种模式要求使用3个或1个参考点和标签来实现对物体的定位。采用通用定位标准IEEE802.15.4-2011协议的UWB收发器，其定位范围可达290米（LOS环境下）和35米（NLOS环境下），定位精度可达19cm。此外，欧盟、日本等也纷纷开展研究计划。

1.2国内研究现状

我国的超宽带技术的研究起步先对较晚但发展势头迅猛。2001年9月，国家“863”计划-通信技术主题项目启动了超宽带技术的创新性研究，鼓励加强UWB技术的研究，之后东南大学、清华大学、中国科技大学等多家研究型大学和科研单位进行研究，提出了不同的数据传输方案。2004年，海尔集团首次将UWB技术应用于等离子电视机，实现了UWB技术在家庭影音设备上的融入。2016年9月，在贵州落成并启用的世界上最大单口射电望远镜“FAST”，其核心部件是具有超宽带特性的阵列单元。近几年，UWB相关领域的研究逐渐被北京、上海等地纳入“十二五”发展规划，然而目前国内UWB技术还主要集中在带宽的应用及高速接入等方向，UWB实时定位技术的相关研究鉴于其硬件起步较晚，相关研究尚未全面展开。同发达国家相比，我国在超宽带领域还处于起步阶段。在未来的泛网中，尽管存在技术、经济和管制方面的挑战，但是各种研究和开发的努力与全球管制框架的结合，会进一步加大UWB技术成为新的智能位置感知应用的首选技术的机会。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容与目标