无线传感器网络是指由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域内感知对象的信息，并发送给观察者。其具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、城市管理、医疗卫生、环境监测、抢险救灾、危险区域远程控制等诸多领域。定位技术是传感器网络的一项支撑技术，是传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提，也是传感器网络研究中的热点问题之一。 本文主要对一种基于TOA(Time OfArrival)测距的无线传感器网络节点自定位技术进行研究。将多频连续波测距技术应用到传感器网络节点定位中，对传统的采用多个正弦调制频率进行测距的方法进行了改进，采用单个方波信号代替多个正弦调制频率，根据方波信号频谱分量丰富的特性，方波的各次谐波分量可作为多个正弦连续波来处理，从而实现单频率调制信号完成多频率测量的目的，降低了硬件设计的复杂度，减小了系统的功耗。采用直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis，简称DDS)设计了无线测距信号源。可同时输出频率可调的正弦波和方波，输出频率范围大致为0～20MHz。信号源采用微控制器控制，输出频率能方便快速的切换，具有很高的频率准确度和稳定度。采用ISM波段的芯片CC1100设计了用于收发测距信号的射频前端，可以同时收发传感器节点采集到的数据和方波测距信号，通过设定不同的通信频道，可实现点对多点的无干扰通信。以THS1209模数转换器为核心实现了高速双通道的同步数据采集，能同时对发射信号和回波信号进行采样，每个通道的转换速度最高可达到4MSPS，转换后的数据位数为12位，采样精度为±1LSB。基于TMS320VC5402 DSP(Digital Signal：Processor)设计了数字检相单元的硬件电路，采用C语言与汇编语言相结合的方法编写了FFT(Fast Fourier Fransform)频域分析法检相程序。分析了数字信号处理中常用的窗函数的特性，选择Hanning窗对采集到的发射信号和回波信号进行处理，通过对数据加窗减小了频谱分析时的能量泄漏。对加窗后的数据采用FFT算法计算出信号的离散傅立叶变换，得到发射信号和回波信号频谱中基波分量和各次谐波分量功率谱的实部与虚部，再根据频谱中相角的定义就可以计算出发射信号与回波信号的相位差。测量精度可达到±0.025rad。集成测距信号源、射频前端、数据采集和数字检相等各功能单元，设计了测距系统的硬件平台。 在对系统进行测试的过程中采用单元测试与系统测试相结合的方法，首先对测距系统的各个功能单元进行独立的测试，在此基础上在进行整个测距系统的测试并进行了节点定位的仿真。测试和仿真结果表明：所采用的测距方法正确可行，所设计的硬件系统稳定可靠，测距精度满足节点定位要求。