矢量水听器同时获取声压和振速信息,通过具有方向性的振速矢量场信息实现对目标定向。以矢量水听器高精度测向为基础,通过多点测向交汇实现对水下噪声源的定位跟踪。本文介绍了定位系统的结构设计,分析其关键技术。该方案经过功能扩展,还可应用于对击水声等瞬态信号的定位。

介绍了水声换能器的概念及类型，并结合地震波引信的特点对水声换能器的性能进行了分析，提出了国内外水下换能器的发展现状和趋势。

由于压差式矢量水听器是通过声压梯度来近似测量质点的振速，因此声场计算误差必将影响其定向精度。从理论上对二维压差式矢量水听器定向性能进行了分析，推导了由声场计算误差引人的目标俯仰角和方位角误差公式。此外，利用平均声强流定向算法，通过仿真详细分析了矢量水听器各阵元幅度和相位不一致、阵元间距、积分时间和信噪比等因素对目标定向精度的影响。仿真结果对三维压差式矢量水听器的制作及实际工程应用均有指导意义。

利用矢量水听器收集到的声压和振速信息，研究基于互谱法分析单目标的强线谱来进行目标方位估计。提出了单线谱法和多线谱法两种目标方位估计方法。其中，在分析多线谱法方位估计时，采用了直接平均和加权平均两种处理方法对多线谱进行处理，旨在提高目标方位估计精度。在原理阐述的基础上，通过仿真和湖试实验进一步分析比较了两种方位估计方法。

介绍了一种新型的基于压阻效应的硅微仿生矢量水听器,详细叙述了该矢量水听器的结构设计方法,利用有限元软件ANSYS对矢量水听器结构进行了模态分析,采用振动台标定与低频校准装置测试相结合的方法对水听器进行测试,并给出了检测单元的加速度频响特性曲线和声压灵敏度曲线,以及矢量水听器在水下测试的接收灵敏度曲线和指向性图的测试结果。通过此实验方法,不仅验证了该矢量水听器设计的合理性,而且验证了它适用于低频检测,应用于水声探测具有一定的可行性。实验证明,该矢量水听器的接收灵敏度在500Hz时达到-189.6dB（0dB=1V/μPa）,并具有良好的“8”字形的指向性。

提出一种小型化新型压阻式矢量水听器的设计、制作工艺方法。详细分析通过混合集成工艺技术制作的压阻式矢量水听器的性能指标：灵敏度、频率响应。实际设计、制作混合集成型压阻式矢量水听器并进行测试。得出采用本工艺制作出外形尺寸只有φ22mm×40mm的三维矢量水听器具有良好的三轴正交性，每轴向具有良好的“8”字型指向性，且具有良好的低频特性，声压灵敏度可达到-190dB。

水下弹道测量是水下战武器试验的重要内容。本文基于矢量水听器测量水中目标航行噪声,利用矢量水听器测向原理,经过数字信号处理器对矢量信号进行分析处理,得出武器水下航行的二维弹道轨迹。介绍矢量水听器测量原理和矢量浮标阵纯方位定位原理。通过实验室消声水池测试对矢量水听器声压与振速相位差进行修正,利用湖上试验对矢量水听器的测向误差进行修正。采用DGPS水面定位与水下水声定位相结合的方法,研制了水下战武器二维弹道测量系统,介绍测量系统的3个主要组成部分及其主要功能,并在海上实际试验中验证了基于矢量水听器的水下武器弹道测量方法先进可行、实时性强、测量精度高、使用方便,可以满足实际使用要求。

纳机电矢量水听器是一种新型的声音传感器,根据鱼类侧线听觉仿生学原理设计。文中对这种传感器的定向功能进行了研究,综合国内外各种文献中的几种单矢量水听器定向算法,选取了波束形成法应用于纳机电矢量水听器。并对水听器的测向功能进行了室外水库测试,实验结果表明：在室外水库较复杂的环境中,纳机电矢量水听器能够实现声目标定位,为下一步的海洋真实环境测试打下基础。

介绍了改进的MUSIC算法在矢量水听器阵波达方向估计中的应用,并描述了该算法的原理及应用过程.计算机仿真的结果表明,改进的MUSIC算法既能够有效地估计出独立信号源的DOA,也能有效地估计出相关信号源和相隔比较近的小角度差信号源的DOA,从而证明了这种改进MUSIC算法的合理性.

利用声压与振速垂直分量的弱相关性，将矢量水听器声压与振速垂直分量通道进行时反处理。仿真和试验都表明，此种处理方法可有效降低水声通信的误码率。