声相关计程仪是基于“波形不变性”的一种测量船舶速度的设备,适合应用于远洋船舶、潜艇及自主水下运载器。与声多普勒计程仪相比,相关计程仪可以用更低的工作频率,垂直发射的宽波束以及较小的换能器尺寸保证更远的作用距离。因此它的研究对维护我国的海洋权益,科学开发海岛、利用海洋资源具有重大意义。本文首先细致讨论了声相关计程仪的基本工作原理——“波形不变原理”及其适用范围,着重分析了海底深度、接收器间距、船速及发射波束角对波形相似程度的影响。围绕声纳方程,论证了相关计程仪设计时应考虑的一些问题,如频率的选取,换能器间距等,讨论了多种发射信号的选择。从而为海底回波仿真的参数选择提供了理论依据。然后根据相关计程仪的测速特点,研究了一维、二维基阵的设计方法,在借鉴雷达虚拟阵元概念的基础上,给出了冗余因子、引入虚元、给出虚元位置重合度等概念,进而实现了应用于声相关测速需求的二维基阵的快速设计方法。以网格法建立的海底回波模型为基础,分别对时间、空间相关测速法进行了理论分析和仿真研究,并讨论了三次样条插值和多项式插值对空间相关函数的插值效果,给出了多种阵型的测速统计结果,测速精度较高。最后对时空相关测速法进行了理论分析和仿真研究,推导了海底回波的理论时空相关函数模型,建立了海底回波数据的相关矩阵,采用最大似然法对未知速度等参量进行了估计。论文引入单纯形算法实现了似然函数最优参数的搜索,但由于单纯形算法可能陷入局部最优,论文又采用模拟退火算法进行全局寻优,并将两种算法的结果进行了对比分析,证明了其有效性。