由于大海中丰富的资源,人们对海洋开发愈发重视。研究海面上执行任务的舰船、潜艇升沉运动,对于勘探信息的准确性和完成任务的安全性具有重要现实意义。本文针对海面上执行任务的声呐运载体,以降低其所受复杂海面环境干扰,提高探测精度为目的,对升沉运动信息的测量展开研究。本文设计了基于惯性导航原理的升沉信息测量方法。采用惯性测量单元进行测量,解算出运载体姿态与高度方向比力信息,添加了数字滤波器以滤除干扰信息,并针对数字滤波器相位问题设计了相位补偿方法,实现了较高精度的升沉信息测量。主要研究了如下内容:首先,分析了升沉测量原理。建立了相关坐标系,根据海浪模型推导出升沉运动特征;介绍了捷联惯导系统及基于惯导系统的升沉测量原理;提出了几种影响升沉测量的因素,包括高度通道的不稳定性、振荡周期、杆臂效应误差及数字滤波器引起的幅相偏差,并设计了升沉测量方案。其次,研究了载体姿态估计算法。基于扩展卡尔曼滤波原理,结合直接四元数实现了运载体姿态估计;采用物理仿真的方式模拟升沉运动,并验证所设计的姿态估计算法。再次,设计了适用于升沉测量的数字滤波器。结合数字滤波器的特性,选用更为适用的IIR数字高通滤波器;研究了IIR数字滤波器的几种关键技术指标及其对滤波效果的影响,结合升沉信号的特点,设计滤波器使其性能更佳;应用所设计滤波器对实验数据进行处理,并给出结果。最后,设计了基于频率估计的数字滤波器相位补偿方法。由于IIR数字滤波器所引起的超前相位取决于信号频率,因此设计了基于FFT并修正的频率估计算法;推导IIR滤波器相位与频率的关系,采用级联全通滤波器的方法平衡相位;应用所设计算法测量不同条件下的升沉信号,并分析其结果。