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.

针对传统阵处理无法分辨同一方向上2个点源的缺陷，提出了多途信道中声屏蔽技术．将声屏蔽技术应用于抗拖船干扰，把拖曳线列阵接收的拖船干扰和同方向的目标信号在频域通过一个屏蔽、聚焦权滤波器，在对干扰屏蔽的同时，对目标聚焦．仿真结果表明，干扰源的辐射噪声被显著抑制，而所期望的目标信号清晰可见，其输出相干信噪比大幅度提高，该技术在抑制拖船干扰的同时可以有效消除在该方向的探测盲区．

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。

对Pekeris波导中近程声场进行了波动理论分析并设计了数值算法.重点分析声场的侧面波部分,并设计了解析解和数值解相结合的算法,大大提高了侧面波的计算精度.对于简正波,运用高效数值方法解频散方程,提高了简正波的计算精确和速度.海试结果与理论预报较为一致,证明了所讨论算法的正确性.理论与海试结果表明,侧面波在近距离及深海中等距离是不可忽略的.最后将声场波动模型与射线模型进行了对比,二者符合较好.讨论的方法在预报近程声场方面有特色.

水声目标辐射噪声的包络潜中包含调制线谱（DEMON），不同类型的水声目标其DEMON谱不同，研究单矢量传感器利用DEMON谱检测目标信号的能力。采用文中定义的解析声强流方法。将单矢量传感器拾取的同一点的多信号源的振速矢量叠加统一描述在解析声强流的相位中，目标方位可以通过计算解析声强流的相位得到。仿真计算结果表明，这一方法对不同基频调制的宽带信号的检测能力可达-20dB，方他分辨能力在信噪比为-15dB时约为10°。对湖试数据的处理结果已让明本方法的可行性。

在近场条件下，应用垂直矢量阵声图被动定位技术，能有效地抑制海洋多途影响，测定目标距离。由于垂直声压阵的自身指向性问题，无法测定目标方位，故讨论了垂直矢量阵的声图被动定位方法，利用矢量阵的指向性优势来获得声图测量的精确被动定位结果。仿真对比分析了水平阵与垂直矢量阵在多途条件的声图测量效果，此外，给出了单双目标2种情况下的垂直阵声图测量结果。研究发现：垂直阵声图测量由于物理优势比水平阵具有更好的抗多途性能，采用矢量阵可以克服声压阵的指向性缺陷测定目标方位，因而在多途海洋环境中利用垂直矢量阵进行近场目标被动定位具有可行性。

针对水下目标被动定位技术中目标运动分析方法（TMA）及匹配场处理方法（MFP）需要较多的观测阵元、算法复杂的问题,通过分析浅海声压场的干涉特性,提出了一种适用于单水听器被动目标运动参数估计的新方法.近距离目标辐射的噪声通过浅海声场后,在时频域上形成干涉条纹.利用射线模型分析浅海声压场,推导出时频干涉条纹是双曲线簇型的.运用图像处理中边缘提取的常用方法——Hough变换,提取双曲线参数,可以得到运动目标的航速、航深及距离的信息.海试数据分析说明了其有效性.与一般的水下目标运动分析和匹配场处理技术相比,本文的方法具有声场分析和定位方法简单的优点.

精确测定目标信号到达不同水听器的时延差是被动测距声呐正常工作的基础.文中先是采用一阶线性递归滤波器对相关函数进行滑动平均,剔除了待处理数据中的野点,而因此引入的延迟仅为3～4ms;然后再用基于自适应噪声抵消器的参数估计器对测量值(距离的估计)进行后置滤波和跟踪,该滤波器收敛和稳定时间需要0.5～1min,快于传统的Kalman滤波器(稳定最少需要5min),这对实现被动测距声呐对快速目标的跟踪是有很大意义的.最终系统实现了对慢速及快速目标(如鱼雷)的跟踪和滤波输出.

介绍了声纳脉冲侦察模块的测向测距原理、硬件设计及其实现。声纳脉冲侦察模块硬件电路以数字信号处理器为核心，通过可编程门阵列实现逻辑控制，再配以适当的片外存储器及其它外围电路，从而构成一个嵌入式系统。通过对设计需求的分析，提出了设计思路，给出了设计的具体方案。本模块已通过各项指标测试，工作稳定、性能优良。