近年来,超声波定位技术以其结构简单、成本低、精度高等优点,被广泛应用于教育、医疗、娱乐等领域,作为室内定位的关键技术之一,超声波定位技术受到越来越多研究者的关注。在超声波多址定位系统中,多个超声波信号同时发射,信号之间的多址干扰会降低时延估计的准确度,影响最终的定位精度。因此,对发射信号进行有效的正交波形设计是提高超声波多址定位精度的关键。本文以超声波定位技术为基础,围绕发射信号的多种波形设计方法展开研究,基于超声波定位算法和多址接入技术,针对发射信号间的多址干扰,完成正交波形的设计及优化,并进行仿真分析与实验测试,结果表明,本文所提出的波形设计方法可以提高超声波多址定位技术中信号时延估计的准确性。本文主要研究内容如下:（1）基于对超声波定位算法及多址接入技术的研究,为了降低发射信号的多址干扰,使用线性调频信号作为载波信号,提出一种基于遗传算法的正交频分复用波形设计方法。该方法采用循环移位的方式生成信号频率编码序列,通过遗传算法进行序列寻优,确定信号最优频率编码序列,并仿真分析波形正交性以及遗传算法的优化性能。（2）为了进一步提高发射信号的正交性,改变频率编码序列的生成方式,提出一种基于Costas序列的正交波形设计方法,利用Costas序列正交矩阵直接确定正交调频序列,生成正交波形,通过仿真实验,对比分析两种波形设计方法的性能。进一步研究了信号自相关旁瓣的影响因素,并利用非均匀时长子载波信号进行波形设计,从而抑制信号的自相关旁瓣峰值。（3）对设计的波形进行仿真模拟和实验测试。利用所设计的波形模拟发射信号,通过对其设定时延、添加噪声来模拟接收信号,采用互相关算法进行时延估计,仿真分析不同信噪比下的时延估计精度。搭建实验装置,采集实验数据,利用采集到的数据进行信号时延提取,分析系统定位精度。本文主要贡献与创新性如下:（1）提出了一种基于遗传算法的正交波形设计方法,采用遗传算法对正交频分复用波形进行优化。该算法以波形互相关峰值和自相关旁瓣峰值最小为优化原则,搜索最优频率编码序列,是一种高效、并行、全局寻优算法,与穷举搜索法相比,计算复杂度低,寻优效率高,并可通过改变遗传参数来调整搜索过程。（2）提出了一种基于Costas序列的正交波形设计方法。使用Costas序列作为频率编码序列,通过穷举搜索生成Costas序列,再对生成的Costas序列逐位比较,生成一组正交Costas编码序列,与循环移位生成的频率编码序列相比,经过寻优得到的正交Costas序列编码波形的互相关输出值显著降低。（3）提出了一种基于非均匀时长子载波的正交波形设计方法。该方法不改变信号的频率编码序列,只改变子载波时长,保持信号总时长相等,利用非均匀时长子载波代替均匀时长子载波,降低波形之间的相似性,从而抑制信号的自相关旁瓣峰值。