水声定位技术是深海定位和目标跟踪中最重要和最可靠的技术之一。然而,如何产生一种能够抵抗周围噪声、干扰信号和各种缺陷的稳健定向传输声波仍然是一个挑战。最近,二维声拓扑绝缘体的发展为实现声束的定向和鲁棒性传播提供了一个很好的平台,极大地改变了人们对经典波特性的科学认识。二维声拓扑界面态可以很好地抑制声波背向散射,在自身结构存在弯曲和紊乱等缺陷的情况下,声束的传播仍然具有很好的鲁棒性,且声波几乎可以沿着拓扑界面无损传输。声拓扑绝缘体的拓扑传输为人们提供了全新的声波操控方式,这为实现声拓扑绝缘体的水下声学定位提供了有效的理论基础。本文主要设计了一种二维水下声拓扑绝缘体定位系统,研究了由谷霍尔极化引起的具有良好鲁棒性的声边界传输和声波沿着拓扑界面的定向发射和定向接收特性,基于这些性质讨论了对目标的定位方法。最后考虑到海洋环境的复杂性会对水下声拓扑绝缘体的定位产生不利影响,本论文对二维水下声拓扑绝缘体定位系统进行了敏感度分析和可靠性分析。论文主要包括以下研究内容:（1）设计了一种二维水下声拓扑绝缘体,当散射体旋转角度θ=nπ/3（n=0,±1,±2）时,由于声拓扑绝缘体六角布里渊区角点具有C3v对称性,所以在布里渊区角点处产生了双重简并的单狄拉克锥;当散射体旋转角度θ≠nπ/3（n=0,±1,±2）时,散射体和晶格的镜面对称性失配,对称性降为C3对称,狄拉克锥被打开,形成带隙,并在K和K’处形成了声谷态。基于k·p微扰法在K（K’）谷附近构造了一个有效的哈密顿量,通过对K（K’）谷附近的贝利曲率进行积分,计算得到了原胞在不同旋转角度下的谷陈数,揭示了谷霍尔相变的原因。分析了带隙宽度与旋转角度的关系,设计了具有相反谷霍尔相的zigzag界面的AB型超胞（超胞上域散射体旋转角度为θ=–30o,下域散射体旋转角度为θ=30o）和BA型超胞（超胞上域散射体旋转角度为θ=30o,下域散射体旋转角度为θ=–30o）,讨论了相应的拓扑界面态。（2）讨论了二维水下声拓扑绝缘体的定位机制。设计了直线型和Z字型的二维声拓扑波导,充分说明了拓扑界面态具有较好的抗反射特性。比较了无缺陷、空洞、紊乱三种类型拓扑波导的传输率,证明了该水下声拓扑绝缘体的声传播对各种缺陷具有良好的鲁棒性。通过计算得到声波在出射端口处会沿着-68.38°（8.38°）折射角方向辐射,定向声束的半功率波束宽度为15.58°（17.72°）,主波束效率高达95%,反映了该二维声拓扑绝缘体产生的定向声束具有较好的指向性和较强的抗干扰能力。研究了通过改变原胞内正三棱柱散射体的个数或者改变散射体的间距,对声拓扑绝缘体结构进行优化,理论上可以将主瓣的半功率波速宽度减小到7°以下,主瓣的波速效率提高到98%。分析了二维水下声拓扑绝缘体的方向性响应,即仅能响应位于特定方向上的声源传来的声波。因此,在二维空间布置两个声拓扑绝缘体可以实现水下声源的被动定位;在空间布置三个声拓扑绝缘体,其中一个作为定向辐射声源,则可以实现水下目标的主动定位。（3）分析了二维水下声拓扑绝缘体定位系统的敏感度和可靠性。绘制了影响定位角度的区间不确定参数声速,测试频率的主敏感度指数、交互敏感度指数和总敏感度指数图。分析得到在获得的测量数据中,选择较小的声速和较大的测试频率,对定位角度变化影响较小,并且声速为主要影响因素。通过对系统的定位精度进行可靠性分析,得到了在误差波动范围为±2°时,失效概率为0,可靠性指标大于1,定位精度完全可靠。本文构建了二维水下声拓扑绝缘体波动特性的理论框架。基于声波的拓扑定向传播和方向性响应等特点,详细介绍了对水下目标定位的方法,分析了水下声拓扑绝缘体定位系统的敏感度和可靠性。因此,本文的研究工作为提高传统声学设备抵抗结构缺陷的能力,实现复杂海洋环境下潜艇和水下机器人等装备的高效定位提供了新的理论指导和技术手段