超宽带信号因穿透能力强、时间分辨率高等优点而成为非视距传播环境下定位的首选。本文以对室内目标穿墙定位为应用背景，研究了非视距环境下超宽带定位技术。在对室内目标穿墙定位的传播环境下，信号在穿墙传播过程中产生了附加时延，使用传统的视距定位方法估计目标位置时，非视距传播在位置估计中带来了较大的非视距误差。针对如何减小由非视距传播引起的定位误差这一问题，本文分析了信号在发射、接收端之间可能的传播路径，建立了关于“信号穿墙传播过程中所经历的波程”的一种模型，基于该穿墙传播模型，给出了一种近似计算信号沿穿墙路径的传播时延的方法。在对室内目标穿墙定位中，为了减小由非视距传播引起的定位误差，本文提出了一种基于穿墙传播模型的位置估计方法。定位误差与目标相对于观测站的几何关系是密切相关的，在不同的观测站布局下对同一位置的目标定位，其理论上可以达到的定位精度是不同的。本文在考虑了观测站参考位置存在误差的情况下，基于穿墙传播模型，推导了穿墙环境下的GDOP因子。定位区域内的GDOP值，可为实际定位系统中观测站的布设提供重要的理论依据。基于定位区域内的GDOP值分布，本文提出了对穿墙定位系统中观测站布局的优化方法，进一步提高了系统的定位性能。最后，通过数值仿真验证了上述方法，仿真结果表明，使用文中的方法能够有效地减小非视距误差，并改善系统的定位性能。