压差式矢量传感器由四个传统的无指向性声压传感器组合而成，直接或间接地获取声场中的声压差值信号，然后利用Euler方程近似获得振速信息。振速矢量具有自然指向性，使得基于单个矢量传感器能够实现目标的方位估计。本论文研究单个矢量传感器的矢量测向法和改进测向法估计性能，具有一定的工程意义。　　 本文首先从传感器矢量信息的指向性出发，利用声强矢量和复声强矢量定向，简称为矢量测向法。由于矢量测向法的定向性能在频率较高时不能满足要求，为了保证估计性能导致信号频率受限。　　 接着，根据矢量测向法受限于频率的本质原因——正弦函数的非线性，提出基于泰勒级数展开的定向方法。虽然工作带宽有一定的提高，但该方法受到基元声中心间距必须先验己知的限制，对小尺寸传感器不适应，最终提出基于压差式矢量传感器的正交互谱法。理想情况下，正交互谱法在整个频带内的估计性能具有平坦性，最高测量频率是矢量测向法的3倍多。同时，正交互谱法对水听器的幅度起伏具有稳健性，并且可以应用于一定尺寸的正交基阵。　　 最后，着重对正交互谱法进行性能分析和仿真实验、实测数据验证，综合考虑外在和内在因素对算法的影响程度。在解决矢量测向法不足的同时，正交互谱法受到其他因素的影响程度与矢量测向法相近。此外，实测数据验证了正交互谱法的可实用性。在论文的最后，由于正交互谱法容易受到强相干干扰的影响，于是提出基于双矢量传感器的联合测向法。算法综合了矢量法和互谱法的思想，区分相干干扰的同时获得目标方位的估计值。