针对水声信号复杂多变和数据采集卡价格昂贵等问题。提出基于声卡采集及虚拟仪器技术的多功能水声信号发生和数据采集显示控制系统设计方法。并以LabVIEW为设计平台。利用声卡及NI—DAQ设备实现对多功能水声信号的控制、发射、显示和对音频信号的采集、显示。系统不仅能够作为虚拟信号源产生所需信号用于水声发射机。而且能够利用声卡采集测量模拟音频信号并实时显示。将系统产生发射信号作用于水声功率放大器，结合实际应用验证，表明该系统能够有效实现对所需实际信号的发生与控制。本研究设计的控制输出及采集输入模块集成度高，通用性强，且减小了硬件开销。界面友好、价格低廉、操作简便，便于推广应用。

体积庞大、结构复杂的水声仪器设备往往在使用和维护等方面给使用者带来不便，因此对于水声设备的小型化要求已经必不可少。水声时间反转应答系统是水声时间反转镜研究的主体设备。论文结合水声信道匹配研究的实验要求，以MSP430F169微控制器作为核心部件，设计了一种适用于水声时间反转镜研究的小型化、低功耗应答系统。文中给出了详细的硬件及软件设计方案，以及该系统的应用原理。该设计体积小巧、结构简练，在保证性能的前提下，极大地提高了系统的易用性和灵活性。

波达方向（DOA）估计是水声阵列信号处理的重要研究方向。由多个矢量水听器组成的传感器网络利用各节点所在位置的声压、质点振速可以实现DOA估计。节点的协同合作能够确定目标声源的位置。本文根据矢量水听器的特点、相关性及DOA算法等理论，仿真分析相关性对DOA算法的影响，并结合实际湖试对节点数据的相关性进行分析处理。由于各节点数据包含严重的噪声，导致其频谱情况很差，处理后节点数据的频谱及节点间的互相关性明显改善，并能有效抑制宽带噪声干扰。结果表明。处理后节点线谱信号突显出来，各节点的互相关性得到了提高，且满足DOA算法对数据相关性的要求，具有一定的工程实用性。

长基线阵球面交汇定位系统中，布阵方式将影响水下目标的定位精度。首先从理论上对定位原理进行了讨论；然后通过仿真定量分析了不同布阵方式下的定位误差。分析结果表明，水平阵无法实现三维定位，通常只能实现二维平面定位，定深则需由深度传感器完成。另外，当测量阵的孔径较大且水下目标位于水平测量阵的正下方时，定位误差最小。