随着移动设备与机器人朝着小型化、智能化发展,人机协作与机器协作的应用开始逐渐增多,基于集群协作的应用未来将随处可见。定位技术是实现集群协作应用的关键。其中,基于超宽频无线通信技术的定位技术是最流行的室内定位技术,具有精度高、鲁棒性好的特点。集群内的机器人或设备通过与多个超宽频锚点交换信息确定自己的位置。然而,集群经常因缺少锚点信息而导致定位失效。特别在定位锚点稀疏的环境中,如何感知位置是一个亟待解决的问题。本文提出的思路是先使用超宽频测距技术,获取集群内节点间的距离,再借助少量锚点信息,实现集群的位置感知。该思路需要解决两个关键问题:首先,现有的超宽频测距技术效率不高,不适用于集群。其次,如何利用距离信息与锚点,进行位置感知。为解决上述问题,本文从以下三个方面展开研究:（1）本文设计了超宽频集群测距技术,用于提升节点间的测距效率。超宽频集群测距技术设计了新的消息格式,称为测距消息。该技术利用广播测距消息的方式,提高了测距效率。实验结果表明,超宽频集群测距技术具有测距效率高、鲁棒性好和自适应性好的特点。（2）基于扩展卡尔曼滤波技术和超宽频集群测距技术,本文设计了基于距离的位置信息协作感知技术。本文系统地建模并分析了位置信息感知的问题,并发现了角度与距离的隐函数关系。该技术借助扩展卡尔曼滤波,融合了节点间的距离信息和传感器信息,达到了感知节点位置的目的。实验结果说明,该技术可以实时感知节点的位置信息。（3）基于超宽频集群测距技术和位置信息协作感知技术,本文构建了基于超宽频技术的位置信息协作感知原型系统。实验结果说明,该系统的表现良好,能利用集群测距技术实现高效测距,并完成位置信息感知功能。综上所述,本文设计了超宽频集群测距技术和位置信息协作感知技术,设计并实现了相应的原型系统,经一系列仿真实验与真机实验说明,本文解决了锚点稀疏环境下的位置感知问题。本文的研究成果可作为定位系统的补充,为锚点稀疏环境中的位置感知问题提供一定的参考与借鉴。同时,本文为未来社会生产生活中各类集群协作的应用,提供了位置感知的基础方案,具有重要的社会经济意义。