水声定位研究是水声技术中的一个重要的方面。在军用方面,水声定位技术可以实现对敌方目标的精确定位;在民用方面,可以用于水下天然气或石油资源勘探、渔业资源的发现以及生物学研究等方面。目前,已经发展起来较为成熟的定位技术有:传统的三元阵定位技术、匹配场处理技术、目标运动分析技术和波导不变量定位技术。本文研究了一种基于阵不变量的定位方法,这种方法可以在不需要对海洋环境参数有一定先验知识的条件下,充分利用海洋波导中的频散现象和阵列增益实现浅海波导中目标的定位。另外,这种方法与匹配场处理技术有所不同,无需经过大量的声场拷贝计算,计算量较小。在分析回顾水声被动定位技术国内外现状的前提下,本文的具体工作内容从如下几个方面展开:首先,从声传播的简正波理论出发,对亥姆霍兹方程求其积分解,得到了浅海波导中的声场的简正波表示。对海面绝对软、海底绝对硬的波导中的简正波性质进行了介绍,包括截止频率、相速度、群速度和俯仰角等。基于阵不变量的概念,给出了阵不变量的修正表达式,此部分亦是该论文研究的理论基础。其次,基于阵不变量理论开展了浅海波导条件下垂直阵和水平阵的目标定位仿真研究。定位的基本思想是:对阵列接收信号进行时延波束形成,得到目标方位-时延模糊平面,基于图像处理技术提取阵不变量,从而实现目标距离估计。此外,改变了海洋环境参数,研究不同的环境参数对目标距离估计结果的影响,同时对引起定位结果误差的因素进行了分析。最后,利用湖试数据,对基于阵不变量的目标定位方法进行了试验验证。分析湖试数据结果表明:基于阵不变量的目标定位结果同目标真实值基本一致。