随着海洋开发和海洋探索活动的日益频繁,水声设备性能参数的测量以及性能检验变得越来越重要。尤其是外场条件下对水下主动声学设备的声学参数测量,需要设计一款基于水下潜器的现场联合定位和声学测量系统,完成对水下目标的定位和声学参数测量,并通过Labview上位机系统完成对导航和定位的显示界面设计,本文正是基于这样的需求展开了以下几部分的相关研究。首先,基于水下潜器搭载的惯性导航系统,分析陀螺仪和角速度计解算原理,完成潜器位置、速度以及载体姿态的计算,并针对惯导系统误差积累的缺陷,提出了将惯性导航系统与多普勒计程仪信息融合,通过Kalman滤波器完成数据滤波处理,并研究潜器以入水点的GPS位置推算水中运动轨迹。其次,通过捷联惯导系统与声学定位系统联合完成水下目标的绝对位置推算,基于四元十字阵被动定位系统,提出双曲交汇法和方位交汇法,分析两者定位误差来源并提出改进办法。针对CW信号,利用脉冲前沿粗测法和Notch滤波器结合的方法;针对LFM信号提出相关函数加权和相关峰插值的方法,针对被动定位模型近似误差以及四元平面阵垂直方向定位误差,提出遗传优化算法的应用,通过仿真和外场实验来验证算法的有效性。再次,外场条件下,针对水下潜器接收到的声学定位数据上传至计算机,研究了网口通信协议,诸如TCP/IP、UDP通信协议,分析其通信原理以及两者异同点,通过Labview中的相关模块完成TCP/IP程序编写及仿真实验,并通过Labview内置的DAQmx模块完成数据采集程序编写。最后,研究对水下主动声学设备外场条件下声源级和指向性的测量原理,并设计对水下声学设备声学测量的工作流程,完成惯性导航、声学定位、网口通信以及声学测量等各系统之间的衔接。通过Labview编写网口通信协议、惯性导航显示、声学被动定位计算及显示、声学测量显示等界面,完成对整个系统的统一控制和管理。