随着人类在海洋的活动范围和活动频度的迅速增加,以及对海洋开发需求的不断增长,水下目标的定位技术越来越受到国内外众多学者的重视。通常所说的水声定位系统测得的目标位置坐标,一般都是相对于某一参照物而言的,为了达到对测试水域内发声目标的声场信息进行重建的目的,首先就应该为该测试水域建立一个参照坐标系。由于现有水声定位系统的声纳基阵布设困难且不易校准,因此,有必要研究一种可灵活布设声纳基阵的海面长基线定位系统。文章借鉴水下GPS定位系统中GIB浮标漂浮于海面、可实现灵活布设声纳基阵的思想,建立了一种可灵活布设声纳基阵的海面长基线定位系统模型,并介绍了其自主定位原理及总体结构。系统中的定位节点和测试节点灵活地漂浮在水面,定位节点每隔一段时间发射一次定位信号,实时测出各节点的相对位置,掌握基站的位置变化。在此基础上,根据水声信道特性及系统参数的要求,设计了一种抗多径效应的定位信号。重点讨论了定位节点发射的定位信号的各参数随定位范围及定位精度变化的影响,对其编码形式的选择、重复周期的确定、调制解调方式的选取、载波频率的确定等一系列关键技术进行了研究,并采用基于采样点的滑动相关法对定位信号进行处理得到信号的时延差,同时识别出定位节点,完成系统定位。由于系统中的定位信号编码控制模块主要集成在一片CPLD上,可以根据系统定位范围和定位精度的要求灵活地改变定位信号的编码形式及其频率、重复周期、调制方式、载波的波形及其频率等参数,实现系统的可扩展性。最后在河流中进行了系统测试,通过实验证明:在一定定位范围内,采用本论文设计的定位系统能够实现漂浮式基站自主定位且其定位精度在预定设计之内,时延精度误差小于0.5ms。