声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers-ADCP)是一种根据多普勒效应原理测量载体相对于底/流的测速声呐仪器,广泛应用在水下导航控制、深海油气开采、近岸海浪观察、河道流量及港口监测等,对相关学科的发展有重要意义。本文针对ADCP在水下载体中的导航应用问题,从航迹推算技术、海浪方向谱估计技术两方面进行了研究。在航迹推算技术方面,利用ADCP的对底绝对速度信息进行航迹推算,研究了航迹推算中各坐标系间的变换方法,分析了航迹推算导航性能,重点研究了测量设备误差影响及基阵安装偏角误差修正问题,对比分析了传统平均速度校准法、递推最小二乘航迹校准法和非线性最小二乘航迹校准法三种校准算法,给出了仿真分析、试验验证结果;最后,在DSP硬件平台上实现了航迹推算软件,并进行了外场验证。在海浪方向谱估计技术方面,为提高载体上浮校准、航行变深等操作过程中的校准成功率及航行安全性,利用ADCP的流剖面速度信息进行了海浪方向谱估计研究,进而监控海浪的状况,为平台的导航单元提供控制依据。分析了ADCP测量方向谱的原理,研究了估计方向谱所需物理量高度谱、交叉谱及方向函数的估计方法,给出了傅里叶级数法、迭代最大似然法、遗传算法三种方向函数估计算法,并且采用数值模拟和实测数据验证的方法进行了三种估计算法的性能比较,为其实际应用提供了参考。