本文较系统地研究了一发多收形式的多传感器系统对目标进行精确定位和跟踪的几个关键问题。首先，利用距离(径向距离、距离和与距离差)定位的Fisher信息矩阵分析了传感器布局的几个重要特性，同时以归一化几何扩散因子最小和归一化误差椭球体积最小为准则，分别给出了径向距离定位与距离和定位的最优定位精度及其传感器布局条件，从理论上解决了距离定位的最优布局问题。为了研究宽带多传感器系统的定位和跟踪，建立了双基地宽带模糊函数，并由此推导了宽带双基地雷达的距离和速度分辨力公式，其窄带简化结果与有关文献的结论完全一致。在近似平面布局的条件下，提出了一种新的距离和定位算法，该算法无需任何测量噪声的先验知识，能够有效地控制高度维的定位误差，仿真结果表明其定位精度十分接近克拉美-罗下限。然后，利用确定性目标模型建立的高分辨距离像，分析了多视角距离像对目标几何中心定位的影响，得到了一些对系统设计有重要参考价值的结论。在目标高速运动的情况下，进一步分析了沿目标航迹的动态距离像对目标几何中心跟踪精度的影响，给出了提高跟踪精度的解决方案。最后，在简单的过零检测方法和周期图估计基础上，提出了一种宽带线性调频连续波雷达非线性剩余频率误差的实时估计算法，仿真结果验证了算法的估计精度和计算效率。