对地面辐射源进行准确、迅速的无源定位,是侦察、预警、监视和搜救等应用领域中的一个重要问题。双机时差频差定位体制由于其结构简单、定位精度高而受到深入研究,近年来受到广泛关注。而无人机由于其目标小、成本低,在未来战场上的信息获取中将会扮演重要角色。本文从时差频差定位体制应用到无人机平台的具体需求出发,研究了时差频差参数分维估计、时差频差定位算法与误差分析、无人机航迹优化等内容,为时差频差定位体制在无人机平台上的工程应用提供了有力的理论支撑。第二章首先建立了带有时差频差的两路窄带信号的数学模型,计算了时差频差参数估计的理论下限,然后利用时差与频差分维估计的思想,对已有估计算法做出了改进,给出了详细的算法流程,最后通过数字仿真验证了算法的有效性和快速性。第三章首先分别建立了数字采样式和模拟转发式时差频差定位体制的定位方程,推导了定位算法,进行了误差分析,通过数字仿真验证了算法的有效性,给出了典型场景下的定位误差的几何稀释(Geometrical Dilution of Precision,GDOP)分布图。其次,针对可以得到辐射源来波角度信息的情况,推导了基于高斯-牛顿迭代(Gauss-Newton Iteration, GNI)的时差频差与方向圆锥角联合定位算法,分析了定位精度。数字仿真证明,与时差频差定位相比,加上角度信息的联合定位精度更高。第四章首先通过对几种无人机常见飞行方式下定位GDOP的数字仿真,得出了信号持续时间较短时,能得到最佳定位结果的无人机飞行方式。其次针对信号持续时间较长的情况,给出了基于定位GDOP最小原则的无人机单步最优航迹优化算法,通过数字仿真,验证了航迹优化对定位精度的提高。本文围绕时差频差定位体制在无人机平台上的应用这一主线,研究了该体制实现工程化的相关技术问题,给出的算法理论分析和数字仿真结果,对工程实践有很强的指导作用。