随着测量技术的进步和定位技术的发展,对地面辐射源定位的精度要求也是越来越高,人们对定位方法的探索从来没有停止过。对侦察目标的准确定位将改变作战手段,增强作战指挥的时效性,使得战场信息更加透明化。现有的对地侦察手段主要是航空侦察和航天侦察,受地形因素的影响较大,在我国现有的侦察定位装备上采用高程辅助信息的方法来提高定位精度是现实可行的。这样将大大拓展海洋监视卫星和侦察定位系统的应用场合,对地面辐射源定位的研究意义相当深远。本文针对地面辐射源的定位问题,在利用数字高程模型和WGS-84地球椭球模型的前提下,充分考虑到了诸如卫星扰动误差、各种测量误差以及高程误差等各种误差对定位精度的影响,深入地研究了定位问题中的定位算法和定位参数估计算法等方面的问题,提出了基于TDOA测量和TDOA/FDOA测量的LSSQP定位方法,并设计了一种小生境遗传定位算法,改进了一种基于MUSIC算法的时差估计方法,并从理论分析的角度给出了定位估计的误差分析,并与克拉美罗下限作了比较。论文的主要工作如下:首先,本文提出了一种新的基于TDOA/FDOA测量的联合定位算法,该算法提出了一种全新的思路来求解定位问题,并且有效融合了高程信息模型,采用了时差测量方程、多普勒频差测量方程加上WGS-84地球椭球模型作为解算的条件,大大增加了对地面辐射源定位有利的各类信息的融合,并且从理论上分析了在考虑接收机位置误差和速度误差时的定位精度和克拉美罗下限,给出了仿真分析结果,并与广泛应用的其他算法之间的性能作了比较。其次,针对三星定位问题主要研究了高程信息如何运用的问题,考虑高程信息与算法的融合,提出了数字高程信息辅助的动态修正思想,有效地改善了WGS-84地球椭球模型在定位问题中的应用效果。分析了三星定位问题的克拉美罗下限,通过实际算法仿真和理论计算的克拉美罗下限作了比较,结果表明算法能接近克拉美罗下限,并且对地面辐射源定位的精度能达到海平面上目标的定位精度。第三,讨论了对地面辐射源的时差定位问题,提出了一种新的基于TDOA测量的LSSQP定位方法,LSSQP算法有效利用WGS-84地球椭球模型,并结合逐次二次规划算法,算法的效率大大提高,且从理论上分析了各种误差对定位精度的影响,讨论了如何在这种定位算法中融合数字高程模型,有效地利用高程信息来提高WGS-84地球椭球模型在对地面辐射源定位问题中的作用,从三个不同方面逐步递进地作了对比,将存在高程误差与不存在高程误差、使用WGS-84地球模型与不使用WGS-84地球模型的情形进行了综合比较,并计算了WGS-84地球模型的失效门限,重点讨论了高程对算法有效性的影响,最后通过实际仿真结果验证了算法的性能。第四,有效地结合了具有全局优化能力的小生境技术和使克拉美罗下限达到最小这个优化约束条件,设计了一种融合数字高程信息的小生境遗传定位算法。数字高程的引入,精确地修正个体的自适应度,使个体按照优化方向进行局部寻优,提高了算法的局部搜索能力,改善了算法的性能。同时,小生境技术的应用使得该算法具有并行搜索能力,大大提高了定位算法的效率,并且使得该算法具有全局收敛性,提高了算法的全局搜索能力。仿真结果验证了算法的性能。第五,主要讨论辐射源定位问题中的时差估计问题。在总结概括了传统的时延估计算法的基础上,考虑到侦察定位系统中实际信号的传播环境存在多径,且发射信号未知,参考信号难以获得的情况,重点研究在考虑多径条件下,且存在高斯白噪声情况下的时差估计问题,提出了一种基于MUSIC算法的改进的时差估计算法,并与其他一些常用的时延算法作了比较,最后给出了仿真结果和分析,证明了算法的有效性。最后,对全文作了总结,概括了本文的一些创新点和研究中的不足,并指明了未来的研究方向。