水下目标定位是水声工程领域的一项重要课题，在实际中有着强烈的需求背景；水下传感器网络集成了声通信技术、网络技术、探测技术、分布式信息处理技术和信息融合技术等，是当前的研究热点之一，在军事、民用等领域具有具有广阔的应用前景，同时为水下目标定位应用提供了新的思路。　　 本文在研究水下传感器网络关键技术的基础上，深入研究了基于水下传感器网络的目标被动定位与跟踪问题。本文总结了基于水下传感器网络的目标被动定位数据处理及算法，提出了基于水声信号传播模型的目标被动定位算法，该算法适合于设计简单的水下传感器节点和分布相对密集的网络；针对由具有被动测向功能的水下节点构成传感器网络，本文在分析基于水声信道测向原理的基础上，建立了基于DOA(Direction of Arrival)的目标定位模型，在此基础上比较分析了四种定位算法；针对水下运动目标，在建立目标运动模型的基础上，研究了多节点观测的水下目标运动分析，采用新的跟踪及数据关联算法实现对运动单目标及多目标的跟踪；最后设计开发了水下传感器网络实验平台，为进一步的应用研究打下基础。　　 论文主要研究成果如下：　　 1.从通信技术和组网技术这两个方面分析研究了目前水下传感器网络所涉及的关键技术，并提出了相应的解决途径。涉及通信技术的主要包括物理层、MAC层、传输层和网络层四个方面，组网技术主要涉及节点自定位和网络同步技术等。针对水下传感器网络性能，本论文还分析了网络平均误码率与节点分布密度之间的关系，研究了不同网络拓扑结构下的网络能量效率。　　 2.通过建立水声信号空间传输函数，提出了一种基于水声信号传播模型的目标定位方法，推导了该方法的Cramer-Rao下限(CRLB)，分析了不同因素对定位CRLB的影响；采用最大似然算法实现了目标定位，且与加权几何中心定位算法进行了比较。　　 3.在分析基于水声信道测向原理的基础上，建立了基于目标DOA的定位模型；针对该模型分别采用伪线性最小二乘、改进的伪线性最小二乘、非线性最小二乘和最大似然四种定位算法，分析了四种定位算法的定位精度和不同条件对定位精度的影响；通过推导GDOP(GeomericalDilution of Precision)函数，分析了传感器节点和目标相对几何关系对定位的影响。　　 4.建立水下运动目标的运动模型，采用改进的粒子滤波算法实现了基于传感器网络的纯方位目标运动分析，以估计目标运动参数及位置；对于水下多目标情况，结合Rao-Blackwellized理论实现了基于粒子滤波的多目标数据关联，在由随机混响及虚假目标因素引起的虚假方位测量的情况下，该算法能有效实现水下多目标的跟踪。　　 5.基于多片ADI-BF561 DSP芯片开发了水下传感器网络节点及平台，并对该平台进行了数据通信及组网湖上实验，为进一步基于水下传感器网络的目标定位研究奠定了基础。