水下传感器网络作为人们获取海洋数据的平台,在民用与军用领域都有着广泛的发展前景。而水下定位同步技术,作为获得传感器位置以及时钟信息的手段,在水下无线传感器网络的研究中有着举重若轻的地位。然而,水下定位同步技术面临着巨大的挑战。水下定位多依托于声信号通过测距,测角的方式实现。我们在本论文中考虑以测距的方式进行定位。测距通常以时钟同步为前提。而时钟同步又与目标位置息息相关,定位与同步相互耦合,无法单一地考虑仅解决其中一者。另外,由于水下的复杂环境,造成了如锚节点位置观测,时延测量等过程存在噪声。同时也存在信号接收失败等可能结果。这些因素无一例外都会对最终的定位结果产生负面的影响。因此,设计合理的时钟同步与定位算法,实现目标的准确定位,并合理设计定位系统参数,提高成功定位的概率,一直是水下定位研究的热点之一,也是本文的具体研究工作。本文针对时钟同步与定位的耦合关系,使用联合时钟同步与定位模型求解水下传感器网络的定位同步问题。在定位过程中,采用一个移动锚节点,广播自己的位置与时钟信息,通过对信号的传输时间的测量实现定位。考虑到锚节点的位置观测噪声,本文采用期望最大算法求解这一模型,并使用最小二乘算法,加权最小二乘算法,广义总体最小二乘算法进行模型的求解效果对比。通过仿真分析,所使用的期望最大算法效果最优。另外,考虑到水下通信具有丢包、信号碰撞等特点,从空间域和时间域上对机会式定位进行定义。并设计合理的锚节点工作模式以提高定位的成功率。考虑到水下声信号传输具有长时延的特点,对当前的锚节点工作模式进行信号防碰撞机制设计。考虑到水下定位的能耗,为延长传感器节点的工作寿命,设计传感器节点工作于(q,p)占空比的模式下,并且通过机会式定位的概率仿真,为这一参数设计提供依据。最后,我们基于实验室目前已有的实物平台,设计了定位实验,以及相应的定位算法以备进行下一步的实验验证。同时,我们也通过仿真验证了算法的可行性。