近年来，声探测武器成为拦截、攻击低空机动军事目标的主要手段。以时延估计(Time Delay Estimation)为基础的定位算法和理论，由于其较低的运算复杂度和较高的准确率，而成为目前比较通用的声定位方法。这种方法让世界范围的科研工作者为之关注，并已花费了三十余年的时间去不断地发展和完善它。而在实战应用中，声探测技术中的多目标问题更具有现实意义。 在这篇论文里，首先对目标声源进行了特征分析，分析了各种目标辐射噪声的产生机理和频谱特性。然后，研究了近地大气声场中的声传播特性。研究了温度梯度、湿度以及风、雨等对于声传播乃至定位的影响。 在论文中，对典型的时延估计方法做了研究和模拟实验。时延估计是目标定向问题的基础，对定位的准确与否有着根本性的决定作用。文中详细阐述了多种时延估计算法的原理和特点，分析了各种方法的优劣性，着重对广义互相关时延估计法做了研究。 重点研究了现有的以时延估计为基础的定向方法在多目标情况下的性能问题，建立了小型被动定位十字阵的几何模型和数学模型；研究了双目标出现时定位器定向性能表现，以检验多目标估计的可行性。通过比较在不同的目标参数下的估计结果与实际结果的差别而研究估计器的性能。 最后，引入了一种新的基于时延补偿的类四阶矩方位扫描定向法。阐述了该方法的定位原理，研究了该方法的定位性能，并用该方法对实际外场实验数据做了实验验证，研究了其对于单、双目标的定向性能。