当飞机和轮船在海上失事时,第一时间对失事目标进行搜索救援具有十分重要的意义。飞机和轮船上通常安装有行驶信息记录仪(俗称“黑匣子”),信息记录仪中会安装一个用于水下定位的声信标。当信息记录仪随失事目标沉入水中,声信标会自动开始工作并发射周期性声脉冲信号,因此可以利用水声定位方法对水下失事目标进行搜救。水下目标静止于海底,搜救时通常使用单个平台不断运动进行多点测量,再利用多个测量点的信息确定目标位置。但是由于海底具有高压低温的环境特点,声信标的信号发射周期会产生轻度畸变,使得信号周期不能准确已知,所以在一定程度上属于未知周期。UWAL方法主要分为基于到达角度(Direction of Arrival,DOA)信息的定位方法和基于时延信息的定位方法。本文首先对基于DOA信息的定位方法进行研究。目标的DOA信息不受信号发射周期变化的影响,因此利用DOA信息可以对未知周期声信标进行有效定位。根据目标和定位解算节点的空间位置分布,将基于DOA的定位场景分为平面角定位与空间角定位。针对每种定位场景,本文分别建立了定位物理模型与数学模型,对定位误差进行了理论计算,并对定位误差的分布特点进行了分析。另外,本论文对基于时延信息的定位方法开展了研究。传统的基于时延信息的定位方法主要有基于到达时间(Time of Arrival,TOA)和基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的定位方法。要在运动搜索过程中定位,两种方法分别需要时间同步信息或精确的信号周期信息,因此无法应用于未知周期声信标的定位。针对这一问题,本文建立了二阶时间差(Second Order Time Difference of Arrival,STDOA)的物理概念和定义,并根据STDOA提出了一种可应用于未知周期声信标的定位方法。定位精度分析结果显示:所提出的基于STDOA的定位方法具有较高的定位精度,接近于传统的基于时延信息的定位方法。在上述理论研究的基础上,本论文结合实际工程项目的需求,进行了未知周期声信标定位软件的设计和开发。该软件基于Qt Creator平台,采用功能模块化设计,包含系统初始化、数据通信、定位解算算法、文件管理等模块,分别实现了试验参数设置、数据传输、定位结果计算和试验信息存储等功能。最后,分别进行了实验室联调、水池试验及湖试试验,验证了论文所提出方法的有效性,理论分析的正确性和所开发软件的可靠性。试验结果证实:基于STDOA的定位方法和基于DOA的定位方法均能对未知周期声信标有效定位。其中,基于STDOA的定位方法具有更好的定位精度,而基于DOA的定位方法收敛较快且鲁棒性较好。