轨道交通的大力推广与快速建设正推动着我国交通运输产业朝着高速高效的方向前进,对运输的安全性和智能化也提出了更高的要求,怎样确保高效和高速下的安全性是当前面临的一个重要问题。列车安全运行的关键在于监控系统要能够及时准确的掌握列车的运行状态和外界环境这两个因素,并能够对这些信息进行智能化的处理,基于物联网技术的智能轨道交通正是解决这一问题的有效途径。在这两个因素中,准确的位置估计具有至关重要的作用,因此,自动定位是智能轨道交通中一个亟待解决的问题。射频识别技术(RFID)和无线传感器网络(WSN)作为物联网感知层的两大关键技术,分别在列车定位与列车运行环境定位监测中有着很好地应用前景,本文以此为目的对基于这两种技术的定位展开研究,并针对环境干扰、安全攻击等复杂环境下的可靠定位进行了研究分析。首先,针对RFID标签定位应用研究,提出了一种简单的UHF RFID室内定位方案。该方案应用自由空间的电磁波路径损耗经验模型和Friis传输方程建立读写器天线功率与其当前功率下的感测范围直径的关系模型,并通过实验给予验证。在此基础上,提出了一种基于读写器天线功率扫描的多天线定位方法,并以两个天线定位和三个天线定位为例对方案进行实验验证,实验结果表明,两个天线定位可是得到平均定位误差为57cm,而三个天线的定位误差则与两个天线相比有明显的改善,其平均误差由57cm降为18cm,且90%以上概率的定位误差小于25cm,也表明该方案有着良好的定位效果。然而,实验过程中发现,读写器在读写标签时受到地面及墙面反射的影响较大。其次,针对UHFRFID受多径效应等环境因素影响的问题,结合UWB技术抗干扰性强以及定位精度高的特点,设计了一种可用于定位的无源无芯片的UWB RFID标签(Chipless UWB RFID Tag)。针对UWB带宽内已使用频段,设计了一款避开现有已使用频段的四阻带UWB天线。在设计的气泡型UWB天线的基础上,分析了寄生单元和开槽单元的尺寸及位置变化对所产生的阻带的影响,结果表明寄生单元和开槽单元在各自实现的阻带范围上都存在着局限性,在本文所设计的UWB天线结构下,其中寄生单元主要在5GHz以上的较高频段带有很好地阻带效果,而开槽单元则在8GHz以下的较低频段带有很好地阻带效果。为了实现UWB带宽内四个阻带的目的,我们同时添加开槽单元和寄生单元,并通过仿真优化各单元结构来实现不同频率不同带宽的阻带,其中C型寄生单元主要实现在ITU所占用的频带(8.01～8.55GHz)处的阻带,两个C型开槽单元和一个U型开槽单元则实现WLAN (5.15～5.35GHz, 5.75～5.85GHz)和卫星通信上行波段X波段(7.25～7.75GHz)的频带,仿真及实际测量结果表明,所设计的四阻带UWB天线在四个被占用频段处具有很好地抑制效果,且该天线同时具有很好地全向性,能够很好地满足UWB的应用。进一步分析UWB天线的寄生/开槽单元可以发现,改变寄生/开槽单元的长度可以控制阻带的频率变化,因此其可以实现将多阻带的UWB天线转换为无源无芯片的RFID标签。通过增加开槽/寄生单元的数量,并通过调节开槽/寄生单元的长度来控制各单元的阻带来实现编码的目的,进而形成一类Chipless RFID标签。在所设计的气泡型UWB天线的基础上,我们通过添加不同尺寸开槽单元和寄生单元,实现了一个五比特的Chipless tag,仿真结果表明,该五比特标签可以实现编码的目的。随后,针对无线传感器网络定位中研究广泛的DV-hop算法,详细分析了影响其定位精度的各种参数,研究了不同定位区域下DV-hop算法的性能并提出了两种不同的改进DV-hop算法。DV-hop算法通过将节点间的跳数转换为距离来进行计算,节点间的最小跳数和信标节点的平均跳距是决定该算法定位精度的两个主要参数,对此我们对节点总数、信标节点总数、节点通信半径等影响这两个参数的因素进行了优化分析,并针对WSN与DFS结合的混合传感器网络,提出了一种子方块加权的改进DV-hop算法 SSWDV-hop (Sub-Square Weighted DV-hop),仿真及实验结果表明,SSWDV-hop算法相比于优化DV-hop算法,其定位精度提高了 65%以上。另一方面,DV-hop算法没有充分利用信标节点与未知节点间的关系,对此,我们基于质点弹簧模型,建立了信标节点与未知节点间的矢量作用模型,提出了一种基于矢量修正的改进DV-hop算法——VRDV-hop (Vector Refinement DV-hop)算法。将通过DV-hop估算的初始位置与信标节点间的欧氏距离同通过跳数与跳距得到的二者间的距离之差作为未知节点位置的偏移修正量,再根据未知节点到各个信标节点的跳数对位置偏移量进行加权平均得到最终的偏移量来修正初始估计位置,同时分析了信标节点数目、节点通信半径等参数对定位精度的影响。仿真结果表明,VRDV-hop定位算法有效地改进了节点的定位精度,相比于DV-hop和WDV-hop (Weighted DV-hop), VRDV-hop算法的定位精度在原基础上都提高了 25%左右。最后,针对无线传感器网络定位中的安全可靠性问题,研究了 WSN中存在危险信标节点情况下的定位方案,提出了一种基于奇异值剔除的矢量修正DV-hop安全定位算法 OEVRDV-hop (Outlier Elimination Vector Refinement DV-hop)。该算法在 DV-hop 算法的基础上,引入拉依达准则对信标节点计算得到的平均跳距HopSize进行判别,剔除HopSize异常的信标节点得到新的信标节点组合,再将这些新的信标节点组合应用到DV-hop算法中,通过迭代反馈与矢量修正结合得到最终的定位坐标。同时,还对影响OEVRDV-hop算法安全定位的拉依达准则阈值、危险信标节点总数、危险信标节点位置偏移量、迭代次数等参数进行了详细的分析,最后通过实验对该方案进行验证。仿真及实验结果表明,在安全环境和有危险信标节点存在两种情况下,DV-hop算法的定位精度分别为2.84m和4.63m,VRDV-hop算法的定位精度分布为0.82m和4.34m,可以看出VRDV-hop在有干扰的情况下其定位精度急剧恶化,而OEVRDV-hop则很好地解决了这个问题,在相同危险信标节点存在的情况下其定位精度达到1.83m,很好地抵抗了危险信标节点的干扰。