随着公路建设的快速发展，我国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家之一；然而公路隧道的交通安全形势不容乐观，隧道已经成为交通事故的主要空间分布点和事故黑点。在各类型隧道事故中，尤其运输危险品或潜在危险品的车辆在隧道中发生事故而造成的经济损失最大，导致的交通中断时间最长，社会影响最为恶劣。现有的隧道视频监视系统、报警系统在处置此类事故及救援时显现出诸多不足：如浓烟导致事故点附近摄像机无法获知事故现场情况；感温光纤、红外等报警系统预警时间太长，存在漏报、误报现象；GPS定位系统在隧道中由于屏蔽作用失去定位功能，不能实时传送车辆位置与所载危险品的指标等。在此背景与现状下，本文围绕实现隧道内行驶车辆综合监控系统的大目标，基于ZigBee技术对公路隧道内车辆定位系统进行了研究，设计了一种基于ZigBee技术的公路隧道车辆定位系统。首先对隧道中无线电波的传输机制与特性进行了分析，依据Fresnel区域理论中隧道近区电磁波传输符合自由空间模型的结论，在T-R场强预测函数的基础上推导出电磁波信号强度与距离之间的RSSI-d对数模型，并且以此模型为拟合函数，利用实测数据拟合出了隧道环境下的测距函数。之后对基于测距的几种典型定位算法进行了总结，重点分析了三边测量算法存在的缺陷，并提出了相应改进算法——优选节点质心加权算法。最后，根据公路隧道机电系统的实际情况，从整体上设计了ZigBee定位系统的框架和节点部署方式；基于ZigBee模块，搭建了系统的硬件平台，并在Z-stack协议栈的基础上，设计了移动节点、参考节点等主要软件模块。该系统可以作为隧道内行驶车辆综合监测系统的子系统，实现车辆的定位跟踪功能；对隧道内通行的危险品车辆进行实时定位，弥补现有监控、报警系统在事故预警与救援时的不足；也可通过对施工人员、救援人员定位跟踪实现远程管理与调集。在车辆、人员及设备等定位跟踪方面具有一定的应用价值。