随着水下目标机动性和隐蔽性的提升,传统基于声呐阵列的探测技术面临着很大的挑战。协同MIMO技术可以将一定范围内的水下节点组成虚拟阵列,相比固定阵列具备更好的灵活性,但同时也面临节点之间时钟同步困难的问题。磁感应通信通过感应磁场传输信息,相比于水声通信,具有信号传播时延低、信道稳定等特性。本文采用磁感应通信技术对水下节点进行同步,建立了水下协同MIMO系统模型,并对其测向方法展开研究。首先,本文介绍了磁感应通信的基本原理和通信模型,分析了水下磁感应通信的传输特性。针对水下节点的时钟同步问题,建立了基于磁感应同步的水下协同MIMO系统模型。该系统利用了磁感应通信延迟较小且带宽更大的特性,其同步误差远小于水声同步方式。基于主从同步策略对系统的同步误差进行分析,仿真结果验证了磁感应同步的优势。然后,本文研究了基于压缩感知理论的协同MIMO测向技术。通过将每个节点上的接收数据进行压缩采样后再发送到中心节点,只需较少的采样数据即可获得较高的分辨率,降低了节点在数据传输上的功耗,从而延长了系统水下工作时间。基于信号模型分析了同步误差的影响,仿真结果表明该算法相比于传统MUSIC算法具有更高的分辨率,并且磁感应同步方式的目标测向精度更高。最后,针对复杂的水下环境和同步误差的影响,本文研究了水下协同MIMO系统的稳健波束形成技术。基于水下信号非高斯分布的特性,研究了最小离差准则下的波束形成算法,并对同步误差的影响进行分析。其中的波束形成算法可以描述为一个优化问题,该优化问题可以通过标准内点法进行解算,但运算复杂度较高。考虑到水下节点在功耗等方面的限制,采用基于牛顿法的快速下降算法进行高效解算,仿真结果体现了磁感应同步方式下波束形成算法的有效性。该论文有图25幅,表3个,参考文献82篇。