超声定位技术是室内复杂环境下重要的定位技术之一,主要用于小范围目标跟踪定位。该技术适用于停车场车辆管理、养老院智能监护、仓库物品管理以及变电站运维管理等场合。当前的室内定位技术,受定位精度、范围以及室内各种障碍条件的影响,很少能在以上领域成熟应用。本文以超声波技术为基础,依据TDOA(Time Difference of Arrival)室内定位理论,利用超声波传播检测优势,解决测量精度不高的关键难题,利用伪随机编码技术实现多目标识别与精确定位,研发变电站目标定位系统,解决变电站内人员定位难的问题。本文首先对超声波定位原理和基本理论进行阐述,选定TDOA定位为本系统定位原理。针对多目标区分难题,详细介绍了伪随机编码技术,利用其良好的自相关性和互相关性,采用直接序列扩频,既能解决多目标区分难题,又能缓解多径干扰的影响。多目标超声定位系统设计,主要有智能安全定位终端(移动节点)、无线声定位传感节点(定位节点)、无线数据传输基站(无线基站)三部分。定位过程中基站负责下发控制命令和时间同步信号。声波信号经移动节点预处理后主动发送,定位节点将接收到的超声信息和到达时间等处理打包后通过以太网传输到后台服务器,服务器利用TDOA算法算得移动节点的三维坐标。基于STM32芯片设计系统的硬件电路,涉及组成部分有超声发射子模块、无线子模块、电源管理模块、温湿度测量子模块、以太网和POE子模块等。无线子模块负责数据收发;POE子模块为设备供电;温湿度模块采集环境的温湿度信息,用来校正声速。针对超声定位系统电磁干扰、信号衰减和多径干扰等问题,本文做了详细分析,设计了抗电源噪声干扰电路。本文主要成果如下:1.采用软件无线电技术路线来处理超声波的发送和接收,提出了一种实用的超声波信号传输技术,并通过优化TDOA定位算法提高了定位精度。2.利用伪随机编码技术实现多目标区分与精确定位,研发变电站目标定位系统,为其他具有多目标区分需求的系统提供技术参考。3.采用了高精度同步技术,利用主从时钟同步网络,有效的把各个子系统的时钟误差控制在10微秒内。