定义：人耳能听到的声波频率为20~20kHz，当声波的振动频率大于20kHz或者小于20Hz时，人耳无法听见。通常把人耳能听到的声波称为可闻波，高于20kHz的声波称为超声波，是一种机械振动波。超声波可应用于一定范围的无接触式定位，定位精度比较高，另外超声波技术结构简单、成本较低、易于实现，并且超声波收、发探头价格低廉，因此被人们广泛应用于测距以及跟踪定位系统中。由于使用的是超声波(20kHz以上)，人耳是听不到的，所以声学跟踪系统有时也被称作超声跟踪系统。
由于超声波在空气中的衰减较大，传播距离一般只有几十米，只适用于较小范围内的跟踪定位。与磁场式传感器相似，超声波式传感器也由发射器、接收器和电子部件组成。发射器是由3个相距一定距离(如30cm)的超声扩音器所构成，接收器是由3个相距较近的话筒构成。周期性地刺激每个超声扩音器，由于在室温条件下的声波传送速度是已知的，根据3个超声话筒所接收到的3个超声扩音器周期性发出的超声波，就可以计算出安装超声话筒的平台相对于安装超声扩音器的平台的位置和方向。
目前主要的超声波定位装置主要有两类：(1)在待定位物体上加装超声波发射器，物体周围装有多个超声波接收器；(2)与第一种相似，不同的是待定位物体上装的是超声波接收器，物体周围装的是发射器。其工作原理是发射器发出高频超声波脉冲(频率20kHz以上)，由接收器计算收到信号的时间差、相位差或声压差等，即可确定跟踪对象的距离和方位。
按测量方法的不同，超声波跟踪定位技术可分为相位相干( Phase Coherent，PC)测量法和飞行时间( Time of Flight，TOF)测量法。相位相干法通过比较基准信号和接收信号之间的相位差来确定发射器和接收器之间的距离，其原理是:发射的声波是正弦波，发射器与接收器的声波之间存在相位差，这个相位差也与距离有关。飞行时间法同时使用多个发射器和接收器，通过测量超声波从发射器到接收器的飞行时间进而确定距离。超声波在空气中的传播速度与温度有关，设环境温度为T，则传播距离S与飞行时间的关系为:S=(331.45+0.607×T)×t，通常认为传播速度大约为340m/s。为了测量物体位置的6个自由度，至少需要3个接收器和3个发射器，获得任意两个发射器与接收器之间的9个距离参数，从而计算被定位物体的位置和方位。
