水下介质是非均匀的,声线沿空间曲线传播,声线上各点声速表现出差异。对于单标作用距离达五六公里的长基线水声定位系统,典型弱负梯度声速分布已使得声线弯曲的影响不可忽略。本文致力于修正声线弯曲对长基线水声定位系统造成的影响。论文研究的主要内容包括水下声场仿真、声线修正算法及算法的工程实现与验证。首先,利用射线声学的方法,简化水下声信道的物理问题,构造出平整界面和分层海洋介质假设条件下的多途信道模型。引入跨度的概念,采用初搜索和牛顿下山迭代法细搜索的本征声线搜索算法,快速准确地搜索出全部重要本征声线,从而模拟出海洋声场。与湖试数据的比较,初步验证了该模型。其次,利用多途信道模型对海洋中有效声速进行了仿真研究,得到了海洋中有效声速变化的一些基本规律,并利用有效声速的概念定量地计算了由声线弯曲导致的水声定位结果偏差。再次,在提出基于距离量和时延量的有效声速建表和局部区域线性内插查表法后,采用直接查表和时钟偏差寻优算法分别对同步、非同步定位系统进行声线修正。最后,利用多途信道模型和基于有效声速的声线修正算法对水下目标跟踪系统中的专家系统模块和声线修正模块进行了设计。仿真数据和外场试验数据处理结果充分验证了多途信道模型与声线修正方法的有效性。