超短基线(USBL)定位系统是利用水声定位技术对水下合作目标进行定位、跟踪和数据传输的水声定位系统,系统一般工作于应答方式。其关键的技术是如何实现对目标信号的实时准确检测以及目标方位的高精度估计。本文的主要内容包括三部分:超短基线宽带应答信号定位算法的研究与仿真:系统的数字信号处理软件的设计与实现;趋短基线定位系统的水池试验和湖上定位试验。近些年来,超短基线定位产品普遍向宽带方向发展,从而达到抗多途,提高处理增益的目的。本文从宽带信号定位算法出发,采用相关法时延估计和三点余弦拟合方法达到对目标方位的精确估计。特别是针对普通的乘累加相关运算计算量太大、运算速度缓慢,不能满足实时处理要求的问题,采用了一种基于FFT的快速滑动相关法,利用DSP中FFT的高效计算能力,解决了实时处理的难题。在此基础上,结合包络检波等技术本文设计了实时信号检测和目标定位的仿真程序。算法经过Matlab仿真,结果表明,该方法可以在较低的信噪比条件下达到较高的定位精度。信号处理软件的实现是在基于两片TMS320C6416DSP的硬件平台进行的。在该平台上应用相关法时延估计技术,实现了定位算法,并设计了一套宽带应答信号的实时检测和时延估计以及目标大地坐标的实时解算的信号处理系统。最后,系统进行了水池试验和松花湖湖上定位试验,验证了定位算法的可行性,同时考核了系统软硬件的稳定性和可靠性。