作为物联网感知层的一环,位置信息在诸多应用中具有重要意义。目前基于全球卫星定位的技术,所获得的室外位置信息在导航与位置跟踪中得到的普遍应用。但是,许多能体现位置信息价值的应用中,例如物资管控,智慧就医,生产安全管理等,其需要的位置信息往往在室内,同时需要较高精度的定位结果以实现应用功能。本文分析了当前主流的室内位置感知技术特点。基于信号强度的位置感知技术精度性能不足,基于UWB的位置感知系统需要布设的室内定位基站较多。因此,当前主流位置感知技术在室内定位应用所需的精度性能和布设成本方面存在冲突。同时,本文就室内必然存在的多径环境对定位性能的影响进行了研究,经过对比分析得出UWB脉冲信号相比其他连续波信号,在抗多径影响方面具备不可替代的优势,从稳健性和环境适应性上来讲是室内定位最优的信号体制选择。因此,本文立足于UWB信号作为定位使用的无线电信号,结合到达角度测量技术和距离测量技术,研究和实现高精度且低成本的AOA室内定位设备。本文详细分析了UWB无线电收发的机制与实现方式,并就如何使用UWB信号进行多径分离的编码方法和接收方法做了重点研究,基于此获得定位所需的首达路径信息。同时,本文就如何使用首达路径信息获取定位所需的收发时间信息和载波相位信息做了阐述,为实现角度和距离的联合定位鉴定了理论基础。在AOA室内定位所需的无线电测距技术研究中,本文就影响测距性能的节点间频差因素带来的影响做了重点分析,并提出了两种校准频差的测距实现方法和一种频差对消的实现方法。然后结合室内位置信息获取的实际需求,在频差对消的测距方法的基础上,结合实际使用的UWB收发平台DW1000芯片所能实现的实际功能进行了测距算法的改进,给出了一种能基于DW1000实现的高精度测距方法,并进行了实际的测试验证。在AOA室内定位所需的到达角度测量技术研究中,本文基于干涉仪原理,建立了任意阵列测角的通用数学模型,并优选了均匀圆阵作为实际采用的天线阵列形式。同时,在天线阵列相位差获取方面,就接收机并行测相法和串行测相法进行了性能分析和对比,结合室内定位系统在容量,标签功耗,测距耗时等方面的实际应用性能需求,选择了并行测相法作为实际实现方法。在到达角解算算法上面,本文基于均匀圆阵,依托任意阵元间的相差信息进行到达角的最优估计。并出于提高到达角测角精度考虑,本文所采用的圆阵半径为信号半波长,在多天线之间同时存在长基线和短基线,测角算法会受相位模糊影响,因此本文还同步研究了利用相似度函数解模糊的算法,提升解模糊容差。同时,本文就测角的系统模型和误差进行了分析,并设计了阵列传输误差校准方法。最后,进行了实际的到达角测量性能验证。本文基于上述的UWB测距和测向方法,进行了AOA室内定位系统的研制,完成了系统样机的设计与实现。通过提出的位置坐标估计算法在较低的运算量下进行定位信息获取。同时,本文采用了Sage-Husa自适应卡尔曼滤波进行数据滤波与处理,在提升定位精度和动态性能的同时,解决了传统卡尔曼滤波对坏值处理的不足。最后,本文就定位性能进行了实测,实现了优于30cm的高精度位置估计性能。