无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是一种新型的低功耗、自组织、短距离无线传输技术，可以实时监测网络分布区域内的各种监测对象的状态信息。传感器节点定位技术，一方面是无线传感器网络动态组网的关键技术；另一方面，如果定位精度高，可用于人员或移动装备的精确定位，在军事国防、公共安全等众多领域都有着重要应用。　　 本文针对这种需求，基于超声波和射频信号到达时间差(Time Differenceof Arrival，TDOA)定位技术，首先利用从位置已知的信标节点发出这两种信号到达待定位的未知节点的时间差确定节点间的距离，再根据多次距离测量，结合相应的定位算法计算未知节点的空间位置。在此基础之上对无线传感器网络节点定位系统进行了软硬件和算法设计，并且通过室内环境下的实验对系统性能进行了初步测试。论文主要研究内容包括：　　 1)设计了具有自定位功能的无线传感器网络节点，并完成了实物样机系统的制作与调试。改进了超声波收发模块的硬件电路，将超声波信号的有效传输距离从同类TDOA系统的7m提升到20m，从而使系统的定位范围显著增大。　　 2)根据TDOA定位技术的特点，对距离测量值进行了误差修正。按照信标节点与未知节点之间的几何关系，给出了信标节点的合理布局策略，提出了精度较高的节点定位算法。　　 3)结合定位系统中节点数据传输的特点，采用基于簇的分层网络拓扑结构，实现了动态簇头选取方法。在传输层基于停止等待ARQ策略，设计了保证数据可靠传输的无线传感器网络协议，并对策略进行定量分析。　　 4)对系统进行了实际测试，实验数据表明定位系统在无干扰的室内环境下，定位精度在30cm之内，并且具有较好的时间响应性。