目标定位理论与方法在军事及经济领域中有着广泛的应用。实现高精度的目标定位,可从硬件设备、测量体制、数据处理方法等多方面考虑。本文立足我国测量设备现状,通过充分挖掘定位过程中的潜在特征信息、优化测量体制等途径,开展高精度目标定位理论与应用研究。本文的理论研究首先根据目标定位中非线性模型参数估计的特点,讨论了收敛速度快、收敛域范围大的线性化迭代估计方法。随后,为改善估计模型病态性,提高目标定位精度,引入目标运动连续性特征信息并对其采用多种方式建模。其中运动学特征信息参数化建模方法将目标运动表示成满足一定连续性要求的基函数的线性组合,通过估计系数实现目标定位,从而压缩了待估参数,改善了估计结构;运动学特征信息非参数建模方法以一定的准则约束目标运动的非连续性,进而实现高精度定位;动力学特征建模方法利用目标状态演化的动力学微分方程,将各时刻目标的状态归算至初始时刻,从而最大限度地压缩了待估参数。本文的应用研究主要针对三个具体背景。1)基于测速定轨体制的高精度目标定位。阐述了测速定轨体制及其定位原理。研究了基于运动学特征的高精度目标定位方法,克服了精确建立主动段弹道动力学模型的困难。利用遗传算法解决了高度复杂的测速雷达布站几何优化设计问题。在稀疏性约束的基础上,采用基追踪方法,实现测速元系统误差的自适应估计。2)高精度InSAR地理定位方法。讨论了InSAR地理定位原理,回顾了各种经典的地理定位算法。研究了闭合形式的地理定位算法,该算法没有任何近似假设且求解过程无需迭代;分析了定位方程中各已知参数的误差传播,其可作为InSAR系统性能评价的依据。初步探讨了利用全部观测信息的地理定位算法,该算法可同时求解目标位置和初始相位。最后提出利用GCP调整相位以补偿基线误差的地理定位精度提高方法,该方法不同于传统的基于GCP的基线改进方法,是一种新的尝试,仿真证明其效果理想。3)再入机动弹道动力学模型及高精度定位方法。根据再入靶场实际特点,本着合理简化和表征问题本质的原则,研究了再入机动弹道三自由度动力学模型。在该模型的基础上,生成了满足机动特征的再入弹道。初步讨论了基于动力学和运动学特征信息联合建模方法,实现了再入机动弹头的高精度定位。本文的研究为工程应用提供了理论基础与实践依据。部分算法与软件已交付相关单位使用。