利用基阵基元测得不同路径传播的水下声脉冲的时延或两基元接收信号的相位差，对水面或水中目标进行定位。按照系统定位基线的长度或激发声学单元间的距离大小，水声定位系统主要分为：①长基线定位系统。包括安装在被定位目标上的收发换能器和已知位置的间距在百米至几千米之间的声学基线，通过测量收发换能器与基线各基元间的距离，基于距离测量实现目标定位。按工作方式划分，水声定位系统可选择使用同步信标工作方式或应答器工作方式。采用同步信标工作方式时，要求在待测目标和测量船上都安装高精度的同步时钟系统，信标按规定的时刻定时发射信号，系统基线各基元以系统同步为基准测得信标信号单程时延，并据此确定目标的位置；采用应答器工作方式时，要求在基线和被测目标上都要安装应答发射机和接收机，通过双程时间测量进行目标定位解算。②短基线定位系统。由三个以上换能器组成基线，通常为三角形或四边形，基元间相互关系精确测定组成基阵坐标系，同时基阵坐标系与测量船坐标系间相互关系也精确测定，由一个换能器发射、所有基元接收，得到多个斜距值，系统根据基线与测量船坐标系的固定关系实现目标定位。③超短基线定位系统。所有基元通常安装在一个收发器中组成声学基线，基元间相互位置被精确测定并组成基阵坐标系，基线坐标系与测量船坐标系间关系精确测定，系统通过测定基元的相位差来确定其到目标的方位，通过测定声波传播时间并进行声速剖面修正确定基线与目标间的距离，最终实现对目标的精确定位。

超短基线定位系统具有高定位精度、集成度高、操作简便等优点，同时也存在系统安装后需要严苛的校准、测量目标绝对位置精度依赖于外围设备精度等缺点；短基线定位系统也具有操作简便、基线体积小、安装简单的特点，具有基于时间测量的高精度距离测量性能，也存在基线安装需要严格校准，且对于高精度深水测量需要更大的基线孔径；长基线定位系统特别对于大范围调查区域具有较高的定位精度、具有冗余观测量值，但系统复杂、操作难度较大，费用高，需较长时间布放和回收基线，对于海底布放基线需进行精确校准。

为了提高定位精度、扩展应用范围，已出现组合水声定位系统，应用较多的包括超短基线/长基线组合系统和超短基线/短基线组合系统，系统设备构成和操作较为复杂。