爬壁机器人作为一类重要的特种机器人,可以被应用在大型垂直壁面的工作环境中,例如,高层建筑的外墙清洗。本文主要研发了一种基于超宽带技术的无线定位系统,该定位系统可适用于爬壁机器人在宽广墙面上的定位,且能达到爬壁机器人所需的分米级的定位精度要求。首先,针对宽广、平坦的墙面上的远距离测距问题,本研究选用DWM1000超宽带收发芯片来设计制作无线测距模块。我们详细阐述了 IEEE 802.15.4-2011协议以及基于该芯片的双向测距程序,并讨论了影响测距范围的因素。在制作完成无线测距模块后,我们还移植了无线测距程序、调试运行并测试了无线测距功能。接着,本文详细说明了基于信号到达时间(TOA)的无线定位算法。通过对原有的无线测距程序进行二次开发,将无线测距模块扩展为无线定位系统的下位机硬件平台。在此基础上开发了该无线定位系统的上位机监控程序,上位机程序主要功能为利用串口与各个测距模块进行双向通讯、对测距模块上传的距离实测值进行卡尔曼滤波和利用距离滤波值实现无线定位算法。然后,我们通过仿真计算研究了锚节点间距、锚节点个数、移动标签运动速度这三个相关参数对无线定位精度的影响。这些仿真结果对无线定位系统提出了若干要求。我们实际构建了无线定位系统,并通过在待定位区域边缘位置增加锚节点的数量来减小爬壁机器人的移动速度所带来的影响。最后,我们在爬壁机器人系统上测试了本研究所研制的无线定位系统。无线定位系统能够很好地定位在壁面上移动的爬壁机器人,验证了无线定位系统的实用性,并深入分析了影响定位精度的因素。