海洋蕴藏着极其丰富的资源,随着国家海洋战略的推进,海洋油气勘探、深海矿产探测和海洋工程建设等都在快速开发中,而这些海洋活动都离不开高精度的水声定位信息,高精度的水声定位应用前景广阔。水声定位受许多观测的因素影响,其中声速误差是主要误差源之一,其降低了水声定位精度,所以有必要对声速误差进行改正。针对声速剖面缺失及深海声速剖面层数多引起的水声定位精度与效率较低等问题,本文从以下几个方面进行研究:1.阐述了水声定位基础及误差源。对水声定位原理和系统进行了介绍,重点分析了影响水声定位的误差源。2.研究了一种经验正交函数表示声速剖面的分层阶次确定方法。针对采用经验正交函数表示声速剖面的阶次多、计算量大等问题,顾及声速浅水的复杂性和深水的平稳性,采用经验正交函数对声速剖面进行分层表示,并确定上下层的阶次。实验结果表明,该方法选取的阶次少,能在保证精度的前提下有效减少运算量。3.给出了一种基于模拟退火算法的声速剖面反演方法。针对水声定位因声速剖面缺失而引起的定位精度较低问题,利用经验正交函数对声速剖面进行参数简化,采用模拟退火算法对经验正交函数系数进行迭代寻优,设置合理的参数,依据多组ping相邻条带重复覆盖区测深结果的一致性以及时-空域最近声速剖面,以此反演声速剖面。算例结果表明该方法反演的声速剖面接近真实声速剖面。4.提出了一种基于K-Means++的声速剖面精简方法。针对深海定位中声速剖面层数多,采用常梯度声线跟踪进行定位的低效率问题,将声速剖面按梯度正负分为两部分,顾及梯度值大小之间的差异,基于K-Means++算法对每部分进行初始聚类及细分类,将相邻相同类的层合并得到精简声速剖面。通过算例表明该方法在确保原始声速剖面结构和定位精度的前提下,显著提高了定位计算的效率。