和阵元域处理相比,波束域处理具有计算量小,分辨信噪比门限低的优点.同时,声矢量传感器拾取了更多的声场信息,联合处理这些信息可以提高声呐的性能.把声压阵的波束域高分辨算法的思想和相干子空间方法(CSM)的思想引入到声矢量阵列信号处理,在Michael Zoltowsk提出的矢量阵的数学模型的基础上推导出了声矢量阵波束域宽带聚焦MUSIC算法,并作了计算机仿真研究.仿真的结果表明基于矢量阵的波束域宽带聚焦MUSIC算法无论是在分辨信噪比门限还是在角度分辨能力上都要优于声压阵波束域宽带聚焦MUSIC算法,而二者的计算量相当.和矢量阵阵元域宽带聚焦MUSIC算法相比,矢量阵波束域处理的计算量要远远小于阵元域处理.

声矢量传感器能够同时拾取空间同一点的声压振速信息,可以进行声场声强测量。据此提出了阵列声强器的概念。即当声矢量传感器成阵时,在波束域进行声强处理,以获得目标的方位信息。当空间高度欠采样时,声矢量传感器阵将产生栅瓣模糊,利用阵列声强器获得的方位信息可以抑制稀疏阵的栅瓣模糊,使得声矢量传感器阵在不增加阵元个数的前提下增大了阵列孔径,从而提高了方位分辨力。对阵列声强器去模糊性能进行了理论分析,仿真结果表明了所提算法的有效性。

由于受地形、海流和布放方法等的影响,声阵在布放后通常会偏离原定阵形。若直接利用原定阵形作方位估计,则各种高分辨方位估计算法的性能通常会退化甚至失效。因此,为了在实际中应用这些算法,必须对阵元的位置进行校正。RCB（Robust Capon Beamforming）是最近提出的一种稳健自适应波束形成算法,该算法直接对导向矢量进行估计,并用估计的导向矢量作波束形成,从而有效避免了因阵列流形失配而导致的算法性能下降。借用RCB的思想,提出一种新的阵形校正方法,该方法对导向矢量进行估计,然后用估计的导向矢量推导出阵元的位置。湖试结果表明了该校正方法的有效性。

针对单矢量水听器估计信号多维参数问题，提出了一种利用状态空间模型联合估计方位和频率的新方法．利用单矢量水听器接收到的数据，构造一个特殊的状态空间模型，由此可得到包含了信号水平方位角和频率信息的状态过渡矩阵和观测矩阵．方位角的估计值由状态过渡矩阵的特征值获得，频率的估计值由观测矩阵经过一定的数学变换获得，无需搜索过程并且能够实现参数的自动配对，不存在角度兼并的问题．由于状态空间方法对模型误差不敏感，因而具有更好的数值稳定性．仿真结果表明，该方法具有良好的估计性能．

单个矢量水听器测量目标俯仰角精度不高,且不能对目标距离进行估计,针对此问题,提出了一种结合矢量水听器和声压水听器的三元阵被动定位新方法。利用矢量水听器获得的声强信息,采用直方图估计法进行目标方位估计;利用三元垂直线阵获得的时延信息,进行目标俯仰角和距离估计,从而实现了对目标的定位。对算法进行了仿真验证并搭建定位系统进行了实测,结果表明该系统结构简单,定位精度较高,在水下被动探测领域具有广泛的应用前景。

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.

针对扩展拖曳阵尺寸算法进行阵列扩展中存在的重叠阵元位置约束问题,提出了一种基于扩展拖曳阵尺寸算法的改进阵列扩展算法。该算法通过在测量间隔内增加快拍获取时域信息,再将重叠相关器提供的孔径域相位信息平均化处理,获得相位修正因子补偿拖线阵连续测量的相位差,实现孔径扩展。该方法能够在未知源的先验信息和连续测量中阵元的空间位置不重叠情况下实现孔径扩展。仿真和实验结果表明,该方法能有效扩展阵列孔径,准确估计信号到达角。针对较低信噪比信号,该方法能够获得比扩展拖曳阵尺寸算法更好的相位估计和方位分辨性能。