为了实现对水下高速运动目标的精确可靠定位,本文根据水声定位的发展趋势,以高帧率长基线/超短基线组合系统为测量平台,结合水声定位系统的实际工作环境,重点研究了多子阵融合解相位差模糊技术、高帧率同步定位解距离模糊技术以及长基线/超短基线组合系统多参量融合抗异常值高精度定位技术。主要研究内容为:针对超短基线远程高精度定位需求与相位差模糊问题之间的矛盾,提出两种基于多子阵融合的解相位差模糊技术。首先构建了多元非均匀阵列模型,将解相位差模糊问题转化为对最长基线模糊数进行分类识别的问题,提出了一种基于多分类器融合的解相位差模糊技术。其次,利用最长基线对较短基线的模糊数进行估计以增大对观测误差的容忍度,并构建了多元复合假设检验模型,提出一种基于广义最大似然准则的解相位差模糊技术。推导了无模糊观测性条件,并结合非均匀线列阵布局方式对提出方法的解模糊性能进行了理论分析。仿真及湖试结果表明提出的两种解相位差模糊技术无需构造小于半波长间距的阵列,对相位差测量误差具有较高的容忍度,能够有效地解决相位差模糊问题,从而提高超短基线远距离定位能力。针对高帧率水声同步定位面临的距离模糊问题,提出了基于时延/方位融合和差分进化的解距离模糊技术。建立了最大似然准则下的时延/方位融合定位优化模型,并采用差分进化算法求解。该方法利用方位信息不受距离模糊影响的特性对目标所在区域进行有效限定,降低了差分进化算法陷入局部最优解的危险,实现了对大范围测量区域内运动目标的无模糊定位。针对水声多途信道条件下高帧率定位系统面临的距离模糊及反射声跨周期干扰问题,提出了基于综合支持度的解距离模糊技术。利用组合基线系统接收的脉冲信号时延、相位差数据对目标候选位置进行初步估计,并采用综合支持度衡量目标候选位置的多数一致性从而估计各脉冲信号的模糊周期数,再利用多途辨识专家系统进行直达声挑选,从而实现复杂多途条件下的直达声脉冲模糊周期数的有效判别。仿真及湖试结果验证了提出的两种解距离模糊方法无需目标初始位置的先验信息,能够实现对大范围测量区域内运动目标的无模糊定位。研究了长基线/超短基线组合水声定位系统可靠高精度定位技术。提出了基于时延/相位差参量融合的组合基线高精度定位方法。根据时延、相位差参量的统计特性构建了最大似然准则下的多参量定位模型,实现了异类观测信息优势互补,保证了整个测量区域的定位精度。复杂的水下环境对水声定位系统的容错性及可靠性提出较高要求,对此,提出了基于k-means聚类和决策融合的抗异常参量定位方法。首先通过组合基线系统测量的多参量冗余信息对目标位置进行初步测量,再利用k-means聚类对初测值的聚集度进行分析,根据异常参量与正常参量间的不相容性,采用决策融合方法对异常参量进行识别,进而消除异常测量值对定位结果的影响。仿真分析表明提出的抗异常值定位方法充分融合了多参量观测信息,对异常值的容忍度及定位精度均优于现有的基于时延参量的抗异常值定位方法。湖试结果进一步验证了该方法的有效性及实用性。