无线传感器高精度定位技术在物联网领域具有十分广泛的应用前景，是当前物联网领域研究的重点和难点问题。本项目提出了基于TOF/TOA/TDOA的移动无线传感器网络定位与时钟同步算法，从理论上解决移动无线传感器网络的高精度定位与时钟同步问题。算法主要包括基于TDOA的时钟同步与定位算法、基于快速多基站TOF测量的定位算法、融合TOF/TDOA的定位算法、基站坐标自动标定算法、基于NLOS指数和基站分组的TDOA定位算法。所有的算法都进行了仿真验证。本项目基于DW1000超宽带芯片（符合IEEE802.15-2011标准），设计了高精度室内定位系统，本项目中所提出的算法全部在该定位系统中进行了设计实现，并开展了测试和验证，通过实测统计分析，基站之间的时钟同步精度达到0.3ns，TDOA定位精度达到30cm，TOF定位精度达到15cm，基站坐标自动标定的精度达到5cm。本项目的研究成果具有广泛的实际应用价值。TDOA的定位与时钟同步不需要外部的时钟源，使用普通的晶振就能够在UWB定位系统中达到30cm的定位精度和0.3ns的时钟同步精度。基站坐标的自动标定能够极大的减小定位系统实际部署时的工作量和成本，对于无线传感器定位系统的实际部署具有极大的工程实际意义。

本项目研究能够适应未来大规模低成本移动无线传感器网络的定位技术，重点研究TOF/TOA/TDOA高精度移动无线传感器定位技术，突破移动锚节点的定位和时钟同步、网络拼接和移动源节点定位等关键科学问题。本项目中所提出的算法不需要外部辅助定位和高精度时钟设备，也不需要复杂的协议。拟采用锚节点周期性广播机制，采用TOF双向测距、偏差TOF或TOA等三种算法实现锚节点的自主定位与同步，三种算法的复杂度逐次降低。网络拼接的核心是解决网络片段“翻转模糊”问题，通过小的网络片段来构建完整的网络拓扑。在源节点定位方面，拟采用基于TDOA钟差补偿的移动节点定位算法，锚节点的位置和同步信息用于对TDOA信息进行补偿。该算法的优点是移动源节点通过一次发射即可实现定位，因而具有最小的功耗。为克服定位同步最大似然估计非凸性的问题，本项目将采用基于半定规划等多种算法实现全局最优，保证估计算法的收敛。

节点位置是移动无线传感器网络(WSN)的重要信息之一，对WSN信息获取与探测具有重要意义。理论上，多维标度(MDS)定位方法能利用WSN节点间的距离矩阵估计节点的位置，但是复杂的应用环境、受限的功率、信号带宽和成本等因素往往导致距离矩阵出现不完整性问题。这种由测量数据导致的信息损失不仅增加了节点位置估计问题的欠定程度，还增加了MDS定位算法的复杂度。将矩阵完成分析理论应用于WSN节点定位，开展矩阵元素的测度完整性分析、矩阵的显式完成分析、矩阵的隐式完成分析以及计算与定位精度折衷分析等方面的研究，克服因测量数据的信息损失和复杂应用环境的影响，提高无线传感器网络节点定位算法的稳健性和实用性。