如今,世界各国对海洋权益维护十分重视,水下作战作为重要的海战组成部分,一直具有非同小可的意义。面对各国潜艇技术的飞速发展,利用现代化的技术提升我国水下作战能力变得愈发紧迫,无人化作战理念的兴起,为解决传统有人作战中成本高、人力投入大和信息化不足等问题提供了思路,越来越多的国家展开对无人化作战的研究。本文将无人装备应用于传统水下作战中,着重考虑水下声传播环境对水下作战的影响。本文的主要的研究工作叙述如下:首先,明确课题的研究背景和意义,对无人集群作战、目标搜索技术的研究现状进行分析。接着,介绍水下声传播的基础理论,结合水文数据对水下声传播的影响和声场能量分布进行分析,构建适用于水下作战的水声传播模型,为后续研究内容做铺垫。其次,针对大范围作战海域中航母编队的实际案例,设计无人集群巡逻预警方案,利用无人艇（Unmanned Surface Vehicle,USV）联合无人潜航器（Unmanned Undersea Vehicle,UUV）形成预警屏障,保护航母编队的作业区域。利用蒙特卡洛方法对两种反潜作战方案进行作战效能评估,发现配备无人集群方案的航母编队能够在航母编队自有的反潜方案提升至少10%的反潜作战获胜概率。最后,针对水下作战中的目标搜索这一重要作战任务,以目标出现区域的扩大性搜索为背景,研究黄蜂群算法（Wasp Swarm Algorithm,WSA）用于覆盖搜索。为提升搜索目标的概率,引入目标存在概率（Probability of Contain,POC）,并在考虑水文条件影响下,完成对目标区域的全覆盖搜索。从实际出发,在保证覆盖率的情况下,实现区域目标搜索效率的提升。本文设计的无人集群参与的水下作战方案,为实现现代化、信息化海军力量提供了理论参考。同时,本文提出的基于黄蜂群算法的区域覆盖搜索有助于完成可预测目标出现区域的覆盖性搜索定位。