随着社会经济的快速发展，城市轨道交通已成为城市交通现代化的重要标志之一。列车的定位与跟踪是列车自动控制系统的一项关键技术，列车的定位精度及实时性直接影响着列车的运行安全和效率。实时、准确地获得列车位置和运行速度是轨道交通系统安全、高效运行的保障，所以必须研究出高精度高可靠性的列车定位与跟踪方法。本文结合城市轨道交通线路特点，在无线传感器网络目标跟踪系统的基础上，系统地研究了基于无线传感器网络的列车跟踪系统架构、面向列车跟踪的传感器网络部署策略以及无线传感器网络列车跟踪算法，并完成了两种运动下列车跟踪的仿真验证。论文的主要内容如下：建立了应用于列车跟踪的无线传感器网络模型。根据列车自动控制系统对列车定位与跟踪功能的需求，建立了基于无线传感器网络的列车跟踪系统，阐述了系统的基本工作原理，并给出了相应的网络通信协议。提出了面向列车跟踪的传感器网络部署策略。结合国内城市轨道交通的线路特点，研究了采用等腰三角形分区覆盖的无线传感器网络部署方法。同时，考虑到线型监测网络中存在的“能量空洞”问题，研究了能量均衡的传感器节点分组部署及组内节点睡眠调度机制。最后，从建设成本和实时性出发，研究了面向列车跟踪的传感器网络最优部署策略，给出了约束方程，并从网络覆盖度和节点生命周期两方面进行了仿真分析。研究了无线传感器网络列车跟踪算法。在面向列车跟踪的传感器网络部署策略基础上，研究使用改进的加权质心算法用于车载节点的定位解算。考虑到节约网络能耗、延长网络使用寿命的目的，研究了基于粒子滤波预测的列车跟踪算法，同时提出了一种可行的列车防追尾机制。最后，在直线和非直线两种运动场景下完成了列车跟踪算法的仿真验证。