为适应未来通信多样化、泛在化的发展趋势，电磁频谱监测正朝着网络化的方向发展，而无线传感器网络的出现和兴盛为其提供了良好支撑。电磁信号辐射源无源定位是电磁频谱监测的重要内容，基于节点资源、能力有限的无线传感网实现高精度无源定位，面临着诸多困难和挑战。本文围绕这一问题展开研究，主要工作有以下四个方面：1．针对基于无线传感网进行时差估计对数据交互规模的限制需求，研究了基于相位数据的低数据交互量时差估计方法。首先分析了窄带通信信号能量谱非平坦导致的较差相位解绕效果对广义相位谱法时差估计的影响，针对该问题给出了一种改进的加权最小二乘拟合方法；然后，在基于抽取信号能量最大子带的频域数据压缩准则下，结合改进的相位谱法设计了数据传输规模受限下的轻量化时差估计流程；最后以数字通信中常见的ASK、MSK、MPSK、MQAM等信号为例进行了性能仿真与分析，实验结果表明，相比原有相位谱法，改进方法具有对相位解绕效果更强的鲁棒性，能够有效改善窄带通信信号的时差估计精度，同时，轻量化时差估计流程可以实现面向窄带通信信号时差估计的数据压缩，在时差估计精度与传感器节点能耗、时延之间取得较好折衷。2．针对基于无线传感网进行TDOA定位的条件受限问题，研究了基于最大似然准则的Chan改进算法。首先针对Chan算法的多解问题，给出了基于最大似然准则的定位模糊消除方法；然后提出用一种近似最大似然估计方法对由Chan算法得到的定位估计进行有限次的修正，以使得在TDOA测量噪声较大或定位基线较短等不理想条件下的定位性能更加接近克拉美罗界；最后进行了性能仿真与分析，实验结果表明，本文给出的定位模糊消除方法能够在辐射源位置先验信息不足条件下筛选出解集中的最优解，同时，改进算法相比原Chan算法具有对时差估计精度和定位基线长度更强的鲁棒性，并且保留了计算量较小的特点，提高了TDOA定位机制在无线传感网中的适用性。3．针对基于无线传感网的高效分布式协同定位问题，研究了基于分簇传感网的RSSD/TDOA协同定位方法。首先对RSS定位机制进行了非配合条件下的拓展，给出了不依赖参考节点信息的RSSD定位机制，对其进行了理论界限的推导和分析，并给出了一种最小二乘定位解算算法；然后在前文工作基础上，设计了基于分簇传感网的协同定位流程，以第一轮对辐射源的RSSD粗定位结果计算各簇的TDOA定位CRB，选择部分预期定位精度较高的簇参与第二轮TDOA定位，并对各簇的定位结果加权求精；最后，进行了协同定位流程的性能仿真与分析，实验结果表明，RSSD/TDOA协同定位方案能够针对动态的无源定位任务实现对传感器节点的高效调度，在保证足够定位精度的同时，有效减少定位过程的能耗、时延，延长网络生命周期，提高网络监测性能。4．完成了RSSD/TDOA协同定位方案的DSP实现。首先对协同定位方案进行了模块划分，然后对各模块分别进行了程序设计，最后基于电磁频谱监测节点硬件平台进行了实际测试，验证了协同定位方案的可行性。