军事上,钻地弹被用于攻击敌方的重要军事目标,如敌方机场、经过加固的地面目标、尤其是藏于地下的军事设施。与常规炸弹相比,钻地弹具有很大优势：与常规炸弹一旦触碰到大地就会发生爆炸不同,钻地弹在与地面碰撞后,会按照预设的轨迹向下运动,侵彻到一定深度后爆炸,摧毁地下设施。钻地弹的性能评估包括它的侵彻能力、轨迹控制能力和毁伤能力。在靶场试验中,钻地弹的轨迹控制能力是比较重要的,也是比较困难的。对轨迹的确定可分解成钻地弹在地下一系列点位置的确定,可用无源定位方法实现。本文介绍了常用的定位系统的优缺点,综合分析,基于地震波的探测定位方案最适宜于对钻地弹进行定位,最终选择基于地震波的探测定位方案。确定通过一定的地震检波器阵列获取弹丸与地层介质碰撞产生的地震波信号,通过多个信道信号所包含的时差信息,多普勒频差信息进行定位。首先以无源时差定位系统的组成为基础,系统分析了时差定位基本原理,结合时差定位模型几何关系与时差信息,推导出时差定位方程组,分析求解时差方程组的算法,并重点对常用的求解TDOA定位方程组的Chan算法进行改进,通过改进的Chan算法对非线性时差定位方程组进行求解。仿真的实验结果证实,改进的Chan算法可以得到较好的求解结果。仿真分析不同测时误差下的定位精度和不同地层深度随机位置的定位效果。仿真结果证明采用时差定位法对钻地弹定位取得了良好的定位效果。接着,以无源多普勒频差定位系统的组成为基础,系统分析了频差定位的基本原理,结合定位模型几何关系与频差信息,推导出频差定位方程。将时差定位和频差定位优势互补,确定采用时差-多普勒频差联合定位方法对钻地弹进行定位,分析BFGS算法、遗传算法、粒子群算法优缺点,对比三种算法求解频差方程的效果,发现粒子群算法求解频差方程效果最好,确定通过粒子群算法对后续的频差定位方程进行求解。论文对不同地层深度下的随机点进行联合定位,仿真实验证实,先采用时差定位出两个相邻位置,进而求出目标速度方向余弦,再通过频差定位进行修正的联合定位方法定位效果更好,有效地改善了定位精度,对钻地弹定位的研究有重要的意义。