无线传感器网络是由大量具有通信和计算能力的传感单元构成的智能自治网络系统,该技术综合了传感器技术、微电子技术、无线通信技术等多项技术,是新兴的交叉研究领域。近年来,无线传感器网络技术,尤其是水下无线传感器网络技术取得了快速地发展,在军事国防、环境监测等许多领域都具有重要的科研价值和实用价值。网络节点自身定位是无线传感器网络多数应用的基础,而目标追踪则是其主要的应用,因此在无线传感器网络的各个研究方向中,节点定位和目标追踪都已成为非常重要的研究方向。与此同时,我国自行研制的北斗卫星导航系统从2004年4月其试验系统正式运营、全面对民用用户开放至今,整个系统运行稳定,工作状态良好,已在测绘、水利、交通运输、勘探和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。本论文的研究工作紧密围绕水下传感器网络节点定位和目标追踪算法的研究展开。利用当前北斗卫星导航系统的发展趋势,针对水下环境的特殊性,组建一套以北斗卫星导航系统为基础的水下传感器网络定位系统,并提出适应该系统应用的节点定位和目标追踪预测方法。本课题研究的主要工作包含如下:根据北斗卫星导航系统的发展趋势及自身优势,综合水下传感器网络的特点、发展现状和存在问题,提出一套以北斗卫星导航系统为基础的水下传感器网络定位系统,描述了系统的框架和功能。通过研究北斗系统的一些相关材料和数据,综合考虑水下传感器网络的特殊性,对该定位系统的可行性及优势进行了分析。针对上述定位系统将一种利用声波通信,基于往返传输时延测距的协作式节点定位算法用于水下传感器网络的节点自身定位,利用网络中未知位置节点进行迭代,对定位结果精确化。通过仿真分析,该算法既能降低网络成本,也可以提高节点的定位精度。提出一种适用于水下无线传感器网络的目标追踪方法,基于Voronoi图分簇的层级预测方法。在三维空间中,将网络分层进行管理,可以从出现故障的网络中恢复,并对丢失的目标重新定位追踪。仿真显示该方法能够在追踪质量和能耗之间进行折中,进而达到应用的要求。