随着全球卫星、地图导航、无人机和自动驾驶等技术的快速兴起,无线信号定位技术的理论和实践研究不断面临新的重大挑战,无论是在民用还是军工领域,对定位的精度、实时性和可靠性要求愈来愈高。其中,无源定位技术作为定位技术的重要分支,是一种利用目标辐射源发射或被动散射的无线电信号来测量目标位置的技术手段,具有隐蔽性强、作用距离远、抗干扰能力强、安全性高等特点,能够实现目标快速定位,在现代战争中有着突出的应用前景和研究价值。本文依托某国防科研项目,旨在研究协同目标多维信息的无源定位相关理论和算法,为第三方在非理想环境下的目标定位问题提供理论和技术支撑。现有的无源定位技术从体制上分为两步定位模式和直接定位(Direct Position Determination,DPD)模式。实际中除观测噪声外,各种误差,例如阵列误差、电离层误差等都会影响定位性能,而现有无源定位算法没有充分利用先验信息,使得误差影响下的定位性能受限。本文在汲取现有定位算法的基础上,考虑协同利用与目标相关联的多维信息来增加有用的定位信息,从而提升算法定位性能。从增加定位信息角度出发,协同目标约束、信号调制参数、校正源和电离层观测误差模型,研究并提出了针对不同场景的无源定位算法。论文的主要工作和创新点概括如下:1.针对多(群)目标间存在关联信息的定位问题,提出了一种协同目标位置和速度约束的定位算法。根据目标间位置和速度参数存在的关联性信息,在时差(Time Difference of Arrival,TDOA)和频差(Frequency Difference of Arrival,FDOA)联合的观测模型基础上,将目标间距离和速度的关联信息,转化为用于提高定位精度的不等式约束,推导了含约束条件的目标位置和速度的估计性能界。设计了一种基于拉格朗日乘子法和牛顿(Newton)迭代的多目标定位算法,相比于无约束的定位算法,所提算法具有更高的定位精度和对噪声的鲁棒性,且算法性能能够逼近含约束的定位性能界。2.针对数字调制信号的目标定位问题,提出了一种协同信号调制参数的多站直接定位算法。对调制参数已知的目标辐射源信号,利用信号到达各站的TDOA建立相应的数字调制信号观测模型。分别推导了信号波形已知和波形未知条件下的目标位置估计性能界。提出了一种基于交替迭代方法的直接定位算法,实现了数字调制信号符号序列和目标位置参数的“整数-连续”型混合优化模型,相比于波形未知条件下的DPD算法,该算法有效地利用了信号的调制参数信息,定位精度得到了显著的提升。3.针对阵列幅相误差影响下的定位问题,提出了一种协同已知校正源抑制阵列幅相误差的多站直接定位算法。考虑到有源校正在阵列误差校正技术中广泛应用,能够为包含角度信息的定位问题提供更加准确的阵列信息。因此在联合角度和时差的多站定位场景中引入位置精确已知的校正源信号,建立了阵列幅相误差存在条件下协同校正源的观测信号模型,并推导了目标定位的估计性能界。提出了一种最大似然的直接定位算法,利用交替迭代的方式实现了目标位置和阵列幅相误差系数的联合估计,较现有的两步定位算法定位精度更高,具备良好的抗幅相误差性能,定位结果能够达到相应的定位性能界。4.针对电离层虚高存在观测误差的定位问题,提出了一种基于虚高观测误差分布模型的超视距直接定位算法。在信号经过电离层反射的定位场景中,首先建立了包含角度和时延差信息的信号传播模型,同时考虑信号接收时的观测噪声和电离层虚高的观测误差,推导了目标位置和虚高的估计性能界。基于最大似然准则实现了目标位置和虚高的联合优化,所提算法较交叉定位方法精度更高,能够到达相应的估计性能界。