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随着我国光纤工业的迅速崛起和光纤光栅制造技术的不断完善，利用光纤光栅制作传感器一直是近些年来研究的热点。由于光纤光栅传感器具有低频，宽带，高灵敏度等突出优势，为满足海军水中武器和设备技战性能方面不断提高的要求，将光纤光栅应用于水声探测将有着重要意义。本课题设计正是在这样的背景下开展研究工作的。本文主要研究了光纤矢量水听器阵列处理技术，对矢量阵列不同输出分量组合波束图的性质进行了探讨，并结合矢量阵的特点，研究了高分辨率算法在矢量线列阵、扩展孔径阵和柔性阵上的应用。理论推导和仿真研究并重，证明了光纤矢量阵相对于标量阵以及传统矢量传感器阵列的巨大优势。研究的主要内容：(1)系统回顾了矢量传感器阵列技术的发展历程以及它们在国内外的研究应用情况，建立了矢量传感器阵列波束形成模型，首次详细探讨矢量传感器阵列波束形成方法的分类，定义了Ⅰ类子阵波束形成和Ⅱ类子阵波束形成以及混合波束形成方法，给出了常见的矢量传感器线列阵和圆阵的阵列流形并对线列阵指向性公式进行了推导，讨论了矢量传感器阵列自适应波束形成技术。(2)本文对矢量传感器阵列波束域高分辨率估计技术作了研究，充分利用光纤矢量传感器所具有的优越性，得到了别于其他常规的基于矢量传感器的高分辨率估计方法。针对相干源信号的方位估计，本文还提出了矢量传感器阵列平滑算法，有效的得到了相干源入射的DOA估计结果。并且结合矢量传感器宽带波束形成算法，给出了矢量传感器阵列波束域方位估计算法思路。(3)研究了矢量阵的MUSIC空间谱估计方法。首次对矢量阵MUSIC算法的抗空间混叠性能进行分析，研究表明，矢量信息的利用，使得矢量阵在空间降采样时，仍能在全空间范围内对目标无模糊定向。首次研究了自初始化迭代搜索MUSIC噪声子空间谱的最大值来估计目标方位，利用单个矢量水听器阵簇估计获得初始参数，初始参数的求取体现了矢量阵的特色，使得MUSIC空间谱更快更稳健地收敛到整体最优值上，获得精确的方位估计。(4)采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行方位估计，以提高对源方位的估计精度，并进行仿真技术的研究，仿真结果表明，MUSIC算法能获得更尖的主瓣和更高的分辨力，以及提高对源的定向精度多目标的分辨能力。本文对矢量水听器阵列处理技术进行了较为深入的研究，并利用仿真研究和试验结果验证了理论的正确性，作者希望本文的研究能为矢量阵列技术的推广应用提供参考和帮助。