近年来,由于社会对中短距离无线通信、定位的巨大需求和微电子、射频等硬件技术的长足进步,超宽带(UWB)系统逐渐成为研究的热点。本文关注的线性调频信号(Chirp)超宽带就是其中的一种。由于此系统具有多径分辨率高,传输距离较远,信号穿透力强,对抗干扰和多普勒频偏的能力强,信号峰均比小,功耗和成本低等众多优点,十分适合于室内外中短距离定位。本文主要针对车站、机场、商场、学校和医院等中小尺度空间进行超宽带定位。其高可靠性的定位结果可以用于跟踪、导引、消防营救、反恐或其它紧急服务。本文主要研究如何利用Chirp超宽带进行定位,而定位的关键在于是否能准确地测量信号到达时间差(TDOA)。针对接近实际传播环境的超宽带信道模型,在现有的各种时延测量和定位算法的基础上,重点进行了下列工作:首先介绍了Chirp超宽带的相关背景,并详细分析了Chirp信号的扩频原理和基于脉冲压缩的时延估计方法。针对同一超宽带信道,使用不同带宽的Chirp信号进行仿真。仿真结果说明此方法的时延估计性能与Chirp信号带宽密切相关,适合大带宽下的定位应用。然后引入高阶累计量的概念,计算Chirp信号的四阶累积量,改进了基于四阶累积量TLS-ESPRIT算法。此方法先通过TLS-ESPRIT算法进行初步时延估计并以此确定谱峰搜索的区间,接着使用MUSIC算法对初步估计结果进行修正,同时剔除虚径。MATLAB仿真结果表明新算法适用于Chirp信号的带宽较小且信道包含色噪声的情况。同时,本文还指出了在仿真设计和工程应用中,三个重要参数需要服从的几个关系。接着介绍了多级维纳滤波器相关内容,推导了Chirp信号的四阶矩矩阵,在此基础上改进了基于解相干MUSIC算法。此算法用基本的乘加运算避免了超分辨算法中的特征值分解,极大地减小了运算量,方便硬件处理实现。当Chirp信号的带宽较小且信道为白噪声时,仿真结果表明在运算复杂度极大降低的前提下,本文算法仍然保持了解相干MUSIC算法的优越性能。最后将本文提出的时延估计算法用于时间差的测量,并使用了四种基于时间到达差的无线定位算法处理数据。通过仿真实验证明了前面提出的时延估计方法可以准确地测量时间差,并且以此为基础获得较为理想的定位效果。同时仿真结果指出,Chirp信号带宽的不同,适用的定位算法也不一样。