在海洋工程建设中,例如人工岛礁建设、海底打捞、海底输油管道铺设、海底隧道开发工程、光缆工程以及海洋矿产资源勘探工程等,都需要进行水下作业和水下定位。目前在近海和深海海洋工程中,水下定位技术有广泛应用,并且有不少国内外厂家提供的多种产品。但是就目前的产品来说,在小尺度的范围内对水下多目标实施高精度定位跟踪还比较困难,低价消耗型的定位系统产品在研发以及应用上仍然是一片空白。利用现代先进的电子信息技术成果,开发适用于小尺度范围的高精度水中定位跟踪系统,实现其小型、低能耗和低成本成为可能。该系统研发成功后,能应用在例如海水养殖网衣状态的监测,水下鱼体的定位以及海底管道铺设等定位工作上。针对上述的问题,本文提出了以下的研究工作:第一,廉价低能耗小型的水下信标设计制作,包括硬件和软件设计制作;廉价的信标可即用即弃,定位完成后不需要进行后续的回收工作;第二,通过多种误差校正和使用8通道水声数据实现的高精度定位模型及算法;误差校正包括声速误差校正以及基阵姿态校正,文章中详细地讨论了引起定位误差的因素并对其进行了仿真模拟。第三,利用设计的伪随机码集实施水下多目标识别。通过选用互相关性最好的Gold码作为水下信标的地址码,同时配合使用匹配滤波技术完成信号的识别。第四,提出使用扩展经验正交函数的方法来快速获取全海深的声速剖面;该方法除了效率更高,还解决了传统的经验正交函数(EOF)不能重构全海深声速剖面的问题。在模拟海洋环境的情况下,我们对制作的发射换能器进行了性能测试分析,测试结果满足了小尺度定位的作用距离要求,而且信标的总体制作成本控制在了一百元以内。与此同时,我们在实验室的水池环境中对系统做了前期的测试验证,将接收到的目标声源信号使用匹配滤波技术处理,并结合高精度定位算法,实现了声源位置的获取。水池测试结果显示,系统的平均定位精度达到0.2米,最优为0.05米,符合预期的要求。