水下垂向航行体的运动轨迹测量是其水动力特性测试与评估的重要依据,对航行体的设计、研制和改进具有重要意义。传统长基线定位系统主要有水面浮标或者水下固定信标构成,这类系统对目标的水平定位精度很高,但是深度方向的定位精度不高。为了实时获得高精度运动轨迹,本文设计了一种具有水面浮标和水下固定信标相结合的新型长基线定位系统。论文首先进行了系统的设计方案,给出了合作声信标,海底测量模块、浮标测量模块、数据处理模块的结构组成与功能。建立了水下垂向运动目标的长基线定位测量模型,给出了两种定位解算方法,根据目标海区的典型声信道环境特征估算了合作声信号的有效到达距离,并通过仿真计算了基于海底测量单元和浮标测量单元的测量系统的定位精度,并分析了测时误差、测量单元位置误差、声速误差对定位误差的相关关系。在此基础上,研究了长基线测量阵元的分布对定位结果的影响,提出了两种布阵方案,并仿真计算得出了两种方案的定位误差分布,通过比对分析形成了测量方案的最终设计结果。本论文的研究内容是对水下垂向运动目标轨迹测量的初步探索,得出了测量阵型对定位误差分布的影响,研究结果对于垂向运动航行体长基线定位系统的设计方案制定、测量设备研制以及测量结果评估都有一定的参考意义。