定位跟踪作为无线传感器网络关键问题之一,引起研究机构的广泛关注。移动机器人具有和环境主动交互的功能,在许多场合能够替代人类自动执行某些日常性与危险性任务。无线传感器网络与机器人结合的研究,尤其是基于WSN的机器人定位跟踪技术的研究,已成为近年来研究的热点领域。本文针对移动机器人在室内高精度定位的实际需求,依托无线传感器网络设计开发了性能优越的高精度室内定位跟踪系统。针对被动式TDOA室内定位系统对移动目标定位效果较差的缺陷,本文设计了一种主动式架构的室内定位系统,该系统由目标节点、信标节点、汇聚节点和位置计算装置组成,系统利用目标节点发送的射频信号和超声波信号的到达时间差进行距离测量,然后利用极大似然估计算法对目标节点进行位置估算。针对信标节点在短时间内向汇聚节点的大量数据传输问题,设计了一种基于信标节点编号的分时数据传输方法,相比基于扫频式的多点传输方式具有更高的可靠性,系统节点之间协作精度达到毫秒级。通过对系统的测距误差进行分析和校正,能够实现1cm的测距精度。基于.NET平台开发了定位演示软件,实现了目标节点位置估算和实时显示。本文还设计了在上述定位系统下工作的移动机器人系统。移动机器人采用ARM处理器,移植了μC/OS-Ⅱ系统对机器人各项功能进行管理,实现系统稳定可靠运行。基于ZigBee的无线通信网络设计,能够实现与定位系统数据交互,解决无线信号难以在复杂室内环境下的实时传输问题。基于.NET平台设计了PC端机器人监控软件,能够实现机器人运动控制和位置跟踪监测。关于信标节点的部署问题,通过仿真实验获得了正方形和正六边形的最优部署方式,并且设计了基于ZigBee网络的大规模部署策略。在理论算法方面,采用卡尔曼滤波算法实现了对移动机器人目标的高精度跟踪,能够有效抑制超声波反射衍射造成的干扰。本文设计定位跟踪系统体积小巧、抗干扰能力强,具有功耗低、计算量小等特点。大量的实际测试表明：系统定位误差小于5cm,定位频率可达20Hz,在多个性能指标上优于国内外类似系统,适用于移动机器人的高精度跟踪。