移动目标追踪是无线传感器网络的研究热点之一,指的是使用预测滤波、统计决策等信息处理技术,收集多传感器的信息,通过协作处理推断目标当前物理位置、矫正目标历史轨迹及预测未来的状态,并以此作为控制和决策的依据。基于无线传感器网络的移动目标追踪系统一般采用电池供电,低能耗是其在野外环境长期无人值守工作的前提,同时,目标出现后,系统需要保证数据传输时延在用户要求的范围内,以给监控人员提供实时可靠的信息,协助完成决策,因此,能耗和时延QoS保障具有重要的研究价值。本文首先分析了用户的能耗和时延QoS要求在移动目标追踪各子过程中的映射关系,通过对用户指标的分解,在各子过程中提供QoS保障机制的设计思路。针对能耗和时延QoS保障机制之间的耦合关系,从无线通信的角度给出了解耦能耗和时延保障机制的设计思想。从组网过程、路由机制、MAC层超帧通信机制分析了ZigBee通信标准的低成本、低功耗应用优势,同时指出了其时延QoS保障的不足。因此,对ZigBee超帧通信占空比进行动态调整非常重要,其可以在低功耗的前提下满足时延QoS要求,改进ZigBee在移动目标追踪系统中的QoS性能。进而,提出了一种ZigBee双速率超帧通信协议,基于事件触发的思想,以目标出现与否为判断标准对网络进行划分,不同的区域采用不同的超帧通信速率。发现目标及在传输路径上的节点动态切换到快速率超帧通信,其他节点维持原状,在保障低功耗的同时保证了低时延。给出了节点的状态机和速率切换机制,通过OPNET仿真工具对该协议的性能进行了仿真研究,分析了参数变化对性能产生的影响,给出了参数选择的指导规则。基于无线通信芯片CC2430搭建了ZigBee超帧通信实验平台，在此平台上实现了双速率超帧通信协议,与单速率超帧通信进行了性能对比分析,实验结果表明,双速率超帧通信协议性能优越,能兼顾时延和能耗两个QoS指标,验证了该协议的有效性与实用性,为ZigBee在移动目标追踪中的应用奠定了基础。