当今世界大规模的战争已不存在,但是局部的冲突依然时有发生,由于地面上的军事目标很容易被侦查和打击,各国开始将很多重要的军事设备隐藏于地下深处,钻地弹应运而生成为打击这类地下军事目标的重要武器。钻地弹是一种侵彻进入地下防御工程后引爆以摧毁目标功能的战斗部,可用于摧毁地上加固军事基地、地面高层目标、地下深层军事设备、重要民用设施等。钻地弹的研究工作分为原理性研究和外场试验研究两部分。外场试验中,钻地弹侵彻过程的动态参数如引信、弹体的过载响应、钻地弹轨迹等,可通过弹体内置的电子记录仪实时记录、事后回收的测量方式获得。一方面,内置电子记录仪的回收需要对弹丸轨迹进行检测;另一方面,当内置记录仪对钻地弹侵彻有影响,或者条件不容许使用内置记录仪时(例如在后期实体弹定型试验中),弹外监测钻地弹的侵彻轨迹就变得更加重要。在分析钻地弹侵彻过程中弹头对靶体产生地震波效应的基础上,论文将钻地弹检测视同为一种特殊的地震波勘探技术。首先,将侵彻过程中钻地弹监测视为运动源被动定位,确定了TDOA定位方法为本文钻地弹轨迹定位的基本方法。根据试验模型中的检波器布阵排列,针对TDOA方法的时差估计,提出了一种局部直接互相关的估计方法。侵彻过程中速度分量的未知,提出了相对时差信号的估计方法。其次,将HHT频率能量分析法引入对频差信号的估计,实现了高精度的FDOA定位方法。然后,结合地震波信号时域与频域的特点,提出了串行TDOA/FDOA定位算法、并行TDOA/FDOA定位算法。分析表明,这两种定位方法在理论上能够实现良好的定位效果。在实现各种算法定位的基础上,论文着重开展了提高算法定位精度的研究。包括对地震波信号实施有效的去噪处理、提取稳健的高精度时差信号、提取高精度频率及频差信号等。最后,本文以可观测的弹头终点作为验证算法优劣的依据,通过对试验数据分析与处理,评价了TDOA定位算法、FDOA定位算法、TDOA/FDOA定位算法、并行TDOA/FDOA定位算法。结果表明,本文的几种定位算法均可用于钻地弹轨迹定位,并指出了各定位算法的适用条件。