近年来,我国部分地区无线电管理机构监测到多起不明信号,然而由于监测设施设备数量和功能有限,未能对其进行进一步定位分析。随着无线电监测技术的发展,监测应用场景更加多样化,监测设备的应用能力不断提升,出现借鉴软件无线电思想的射频传感器可替代传统的监测接收机和测向机对信号进行截获、测量和定位。本论文通过一次我国某地区出现不明调频广播信号的工作任务,利用多个射频传感器组成的监测网基于TDOA(Time Difference of Arrival,到达时间差)定位方法对其进行监测定位,通过将实际测试情况与赫本对流层指数的大气波导预测覆盖地图对比判断为经大气波导的超视距传播现象。首先,介绍了大气波导现象的基本原理,包括4种波导类型、分别出现条件,以及对各频段电磁波传播的影响,介绍了现有的无线电监测定位技术和几个常用的定位性能评价指标。然后,根据测试需求,解析了 TDOA定位方法的基本原理和3种典型算法,对核心环节的时延估计技术进行详细的影响因素分析并提供处理方法,提出一种改进的混合相关算法,通过仿真和实际测试验证了其对定位性能的提升。最后,基于TDOA定位方法开展了针对大气波导的测试工作,通过详细的数据分析得出目标信号经由大气波导传播后的定位统计规律和一些推论,验证了 TDOA定位方法定位大气波导传播超短波信号的适用性。