声矢量传感器由声压传感器和振速传感器组合而成,可以同步共点拾取声场中的声压与振速信息。相较于传统声压传感器,声矢量传感器可以检测到包含空间方位信息的声矢量信息。自从声矢量传感器的问世以来,出现了大量基于矢量水听器的波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法,其中基于声能流概念的声压振速联合信息处理技术具有较强的各向同性噪声抑制能力,引起了国内外学者们广泛的关注和研究。但在实际的海洋环境中,存在着大量的非均匀分布噪声源,这些非均匀分布的噪声源使海洋环境噪声场呈现显著的各向异性。由于各向异性噪声无法通过常规的手段进行抑制,因此严重干扰了基于矢量水听器的DOA估计精度。围绕上述问题,论文在回顾矢量声场理论、声压振速联合信息处理技术的物理基础以及基于该技术的DOA估计方法的基础上,将声压振速联合信息处理技术与各向异性噪声抑制方法相结合。以各向异性噪声场模型分析为出发点,探讨了各向异性噪声场对矢量水听器DOA估计精度干扰的原理,并进一步充分利用了矢量水听器所拾取的矢量信息提出了声矢量补偿方法,来实现对各向异性噪声的抑制。这为解决低信噪比条件下各向异性噪声场中的高精度DOA估计问题提供了一种新的思路和方法。论文具体工作如下:(1)为解决各向异性噪声对DOA估计精度产生干扰的问题,提出了一种超低频下各向异性噪声的抑制方法。该方法通过将电子旋转与声矢量补偿方法相结合,减弱了非目标噪声源辐射噪声对目标辐射噪声产生的干扰,从而达到提高DOA估计精度的目的。(2)论文对基于矢量处理的水下目标高精度DOA估计方法、常规复声强器与基于单矢量传感器的ESPRIT算法进行了计算机仿真对比,对算法性能进行了验证。(3)基于DSP芯片设计实现了论文水下目标高精度DOA估计系统,并通过仿真数据模拟真实输入情况对DSP系统进行了性能验证。仿真实验结果表明,该系统能够实时的在各向异性噪声场环境下对多个水下目标进行DOA估计,并且有着良好的精度。