随着经济全球化的快速发展,全球约80%的货物贸易都是经海运进行的。其中,集装箱运输占全球海运贸易总额的一半以上,但是受到航线判断出错、突发天气灾害、管理人员对船舶操作不当等一系列客观因素的影响,导致近几年来集装箱相关的落水安全事故时有发生。而一些集装箱中装载着危险化学物品,落水后若不及时打捞处置,将会对海域生态环境造成严重破坏,并有可能影响海上航道秩序。然而对落水集装箱的快速定位和动态追踪是对集装箱进行及时打捞的前提,这对保护海洋环境和降低财产损失具有一定的社会价值和意义。其次,水下无线传感网是一种相对较新的信息获取和无线通信平台,在该技术的应用领域中,ZigBee技术以其较低的实现复杂度和低能耗等优点,适合应用于落水危险品集装箱协作定位跟踪系统中。本论文基于水下无线传感器网络对落水危险品集装箱的三维动态定位和目标追踪进行研究,结合四面体部署和三维定位算法,提出了多传感器协作定位技术,针对可能会出现的锚节点失效和信标节点失效两种情景给出解决方案,提高了落水集装箱的定位精度和定位成功率;在此基础上,针对落水集装箱在水下的位置不固定性,对落水集装箱追踪算法进行研究,分析了多种不同条件下机动目标模型的特点,结合卡尔曼滤波和粒子滤波器提出了采用基于节点最优拓扑的落水集装箱IMM-PF追踪算法。并进行仿真性能分析,给出了卡尔曼滤波和粒子滤波的追踪误差对比以及定位和滤波追踪后的目标位置误差对比,并在水池进行实验验证,对实测数据进行算法处理,验证了 IMM-PF落水集装箱跟踪算法的正确性和有效性。最后在Qt开发环境下使用C++和QML语言,设计了落水集装箱协作定位追踪系统的相关软件,完成了多传感器协作定位算法和IMM-PF追踪算法的工程实现。该软件能够在系统界面输出所有采集的有用信息和定位处理后的位置信息,实现了对落水集装箱的三维协作定位和动态追踪功能。