实时定位系统(RTLS)是一种可以随时获取人或物体的地理位置信息的系统,例如我们经常用到的全球定位系统(GPS),北斗定位系统都属于基于卫星信号的实时定位系统。室内环境下采用Wi-Fi和iBeacon等定位系统,但是这些定位系统的定位误差很大。本文采用的超宽带(UWB)技术可以实现厘米级的距离测量,非常适合室内外精准定位系统应用。采用的DW1000芯片符合IEEE802.15.4-2011物理层标准,内部集成高精度皮秒级时间分辨率的定时器,可以直接测量信号的飞行时间。本文研究的主要工作是进行DW1000模块电路设计和定位软件开发,实现基于超宽带技术的精准实时定位系统。论文首先讲述了基于超宽带技术精准定位系统的技术背景和发展趋势,本课题研究具有非常好的实用价值。研究了常用的无线测距方法:接收信号强度、信号到达角度和信号飞行时间的方法。重点分析了 TDOA、TWR、SDS-TWR测距方法的优缺点,进行了误差分析。通过对IEEE802.15.4-2011标准的超宽带物理层部分研究,分析了超宽带物理层定义的信道带宽、信号调制、数据帧结构。论文在硬件设计部分介绍了 DW1000芯片的工作原理,设计了最小系统硬件电路。同时还设计了一款实用的小体积、低功耗、低成本的定位标签。详细讲述了在DW1000硬件设计过程中需要注意的问题。采用高性能32位ARM处理器STM32F405芯片和硬件以太网芯片设计了锚节点硬件电路。系统软件部分设计工作,重点是DW1000芯片的测距程序设计。采用了嵌入式实时操作系统ChibiOS/RT,ChibiOS/HAL高效的底层硬件驱动,简化了底层硬件驱动开的难度。采用改进的ADS-TWR测距方法和TDMA技术,完成了多标签的定位系统应用。基于QT语言设计了可视化的定位引擎软件,可以很直观的显示定位结果。最后,完成硬件的生产测试工作,给出了射频参数测试结果,硬件性能满足设计要求。搭建了实际的测试环境,通过对测试数据分析得出结论,系统的测距误差为±15厘米,定位误差±30厘米。与传统的定位技术相比,本系统可以实现厘米级别的定位精度,具有很好的市场应用前景。