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．

依据压阻效应原理，利用微电子机械系统（MEMS）制作技术设计并制作出一种新型的水声接收换能器-MEMS单矢量水听器，期望利用敏感材料的压阻效应以及水听器精巧的微结构，实现矢量水听器的低频特性和小型化。通过有限元软件ANSYS对水听器微结构进行了静态仿真，利用MEMS微机械加工工艺制作出水听器微结构并对水听器进行了封装，采用振动台标定和水下驻波场测试相结合的方法完成了水听器的测试。测试结果表明：结合压阻效应原理和MEMS技术制作矢量水听器具有可行性。该水听器不但体积小、质量轻、结构简单，而且具有“8”字型的指向特性，单个水听器就能对水下水平面内的声源目标进行定向探测。

为了提高单矢量水听器的目标分辨能力,将MUSIC算法用于单矢量水听器方位估计。根据单矢量水听器的阵列流型特点,将子空间分解理论应用到单矢量水听器方位估计上,实现了单个矢量水听器的高分辨方位估计。根据应用中出现的问题,对算法进行改进。计算机仿真结果表明,在无需知道信号先验信息条件下,该算法依靠单个矢量水听器便可实现窄带信号和宽带信号的高分辨方位估计,而且在足够高的信噪比条件下,能够达到渐进无偏估计。湖试数据的处理结果验证了改进算法的有效性。

单矢量水听器利用H标信号的声能流进行测量，可有效抑制各向同性干扰，提高目标信号的信噪比，从而实现目标的波达方向（DOA）估计。但若存在多个目标时，单矢量水听器测量的是各信号声能流的矢量和，因此无法估计单个目标的方位。本文将独立分量分析（ICA）原理与单矢量水听器技术相结合，提出一种新的单矢量水听器多目标分辨算法。在目标信号方向未知的情况下，该方法可对矢量水听器的导向矢量实现盲估计，并分离出各独立目标信号，进而利用声能流逐次分辨出各独立目标信号。仿真实验证明了算法的有效性。