从超宽带井下定位系统的实际意义出发,结合超宽带无线通信系统,对影响接收机性能的脉冲信号的产生,传输信道的估计及脉冲信号的接收进行了研究。考虑到接收端信噪比对接收性能的影响,对接收机的第一级有源电路低噪声放大器进行了设计仿真。并对基于TDOA模型的定位算法进行了改进。超宽带脉冲信号的设计选用高斯脉冲模型,采用最小均方误差准则获得的加权系数线性拟合波形的PSD逼近标准辐射掩蔽的性能要优与通过随机迭代运算的方法。调节各阶导数的脉冲形成因子的大小,实现全频段范围内逼近标准辐射掩蔽。建立PPM-TH-UWB与PAM-DS-UWB的发射链路模型,仿真比较两种调制方式下系统性能。对于超宽带多径信道模型的冲激响应进行了仿真。结果显示无论是LOS还是NLOS多径信道冲激响应,发射机发射的单脉冲IR-UWB信号,经过传播信道之后,接收端能量表现为散布在一段时间框内的一簇多径分量。调制信号与多径信道脉冲冲激响应卷积加入高斯白噪声作为Rake接收机的输入。分析Rake接收机的接收原理,设计等价Rake接收机的简单模型,比较5种处理不同多径数目的接收机性能,分析其接收性能与系统复杂度的折中关系。选用Avago公司生产的具有高动态范围和低噪声特性的PHEMT器件ATF-38143晶体管,采用自给偏置共源,负反馈结构,基于ADS仿真设计完成了一款两级级联的宽带低噪声放大器。仿真结果显示LNA在1.0~3.0GHz的频带范围内,输入输出回波损耗均小于-10d B;系统稳定性因子K>1;噪声系数为1.6±0.4d B;最大增益为26.5d B,增益平坦度缩小到了±0.5d B。利用超宽带技术基于TDOA的定位方案,提出了一种CHAN-UKF定位算法。即将CHAN算法取得的位置估计值作为UKF算法的初始值,对位置初估计进行二次估计。仿真结果显示:与单独采用CHAN算法相比,CHAN-UKF定位算法稳定性较好,定位系统的精度提高近50%。图50幅;表3个;参52篇。