研究长基线分布式阵元的互相关被动定位问题,提出了常规双曲面交汇定位模型和双曲面迭代搜索定位模型。浅海实验证实了窄带信号的空间相关半径至少可达3 000～4 000 m,信道建模仿真表明,分布式互相关可能因冲激响应各异而发生相关峰分裂并导致相关损失,但浅海实验的测试情况较为理想。给出了目标机动与积分时间容限的理论公式。浅海低速目标实验表明,上述2种定位模型均能稳健实现航迹跟踪。

高速运动目标产生结构振动噪声，其多普勒效应对相关信号处理的参数估计造成影响。双阵元垂直相关仪主要测量目标俯仰角，并对目标深度进行估计。由带通型限带白噪声的相关特性分析，推导了多普勒容限的理论计算公式，在积分时间较短的条件下可避免互相关损失。浅海多途信道将导致相关峰出现多峰现象，沿深度方向高速运动目标有助于抑制交叉峰。仿真结果表明，信号多普勒容限与理论分析一致，垂直相关仪的时域相关峰结构与实际目标及其界面镜像空间分布规律一致，因而有利于识别直达声信号，且目标深度测量误差控制在10m内。

研究了基于多普勒频移的水下运动目标测距的方法及关键技术，采用了基于Hilbert变换的信号平稳化方法，结合频率匹配和PMTM多锥度法功率谱估计改善处理增益并提高线谱的短时频率估计精度，并结合几何模型及频率导数求解目标斜距。对算法进行了仿真，仿真结果表明，算法正确可行，在谱级信噪比不低于10dB条件下能有效提高被动式水下运动目标测距的精度。最后给出一个应用实例。

从理论上分析和推导了单传感器测距测速的几何交汇模型,该模型结合二维栅格搜索策略对具有稳定线谱的匀速直线运动目标进行距离和速度的估计。为满足交汇模型的测频精度要求,介绍了对短样本信号进行测频的谱估计法、过零法和Hilbert方法。把多组对应一定特征频率、正横距离、目标速度和信噪比的目标通过信号代入交汇模型进行计算机仿真,相应得出一系列测量误差曲线,分析结果表明,对于一定参数的通过信号该模型可以较精确的估计出目标的正横距离及速度。