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阵列信号处理的高分辨技术一直是国内外十分关注的研究热点，其中高分辨方位估计技术是研究的重点，该项技术的突破对雷达、声纳、地质勘探和国防建设均有重要意义。尤其对水下多目标方位的高分辨精确估计，是目前加强海防、进行海洋开发迫切希望有所突破的一项关键技术。本文面向工程应用，主要对水下目标高分辨方位估计技术的理论、算法和实现等多个方面进行了研究。概括起来，本文的主要研究工作及研究成果如下： 一、研究了四种典型子空间类高分辨方位估计算法：MUSIC、MNM、TLS-ESPRIT、GEESE的原理及算法实现过程，并给出了较完整的方位估计性能评价指标。通过大量的计算机仿真对上述四种算法的估计性能进行了比较分析，并根据统计结果对它们的实用性做出了评价。 二、论述了基于多元阵信号相位匹配的高分辨方位估计理论和方法：基于能量准则的多元阵信号相位匹配高分辨方位估计算法(记为：E-SPMP)和在此基础上形成的改进算法：基于矩阵范数准则的多元阵信号相位匹配高分辨方位估计算法(记为：N-SPMP)。通过大量的计算机仿真比较分析了两种算法的估计性能，并把估计结果与MUSIC算法估计结果比较，得出以下结论：1)．N-SPMP算法在相同的信噪比下比MUSIC算法有着更尖锐的空间谱；2)．N-SPMP算法在低信噪比时仍然有着很高的估计精度，在高信噪比时与MUSIC算法相近，而E-SPMP算法估计精度较低；3)．N-SPMP算法和E-SPMP算法估计精度一定程度上不受目标夹角的影响，且N-SPMP算法在低信噪比下就有较低的角度分辨门限，因此对密集多目标的定位技术应用有较好的研究价值；4)．N-SPMP算法和E-SPMP算法对相关噪声不敏感；5)．N-SPMP算法在小尺度阵时估计性能也很高。 三、对阵列误差种类及阵列误差模型作了详细叙述，并找出相应阵列误差校正方法。从存在阵列误差对高分辨算法的仿真结果可以看出，当阵列误差较小时，N-SPMP算法仍有较好的估计性能。从另一个侧面说明，N-SPMP算法有着稳健的性能。