矢量水听器较传统声压水听器有诸多优势，其组成的矢量阵更能提高阵列性能。本文从单个矢量水听器方位估计出发，提出了利用矢量阵的常规波束形成和高分辨率技术估计目标方位。针对矢量阵的常规波束形成，研究了在理想条件下，利用多波束估计目标方位，并进行了计算机仿真。文章还提出了用高分辨率技术区别相干信号源的方法。全文主要工作如下： 本文讨论单个矢量水听器方位估计问题。分析同振式矢量水听器的工作原理，建立接收信号的数学模型。归纳水平方位角的三种估计方法，并讨论矢量水听器的定向误差。 本文深入研究了矢量水听器阵波束形成以估计远场单目标方位。详细分析矢量水听器阵的常规波束形成方法，并比较矢量阵与常规阵的阵列性能，得出了如下结论：在同等条件下，矢量阵的空间增益高出常规阵的空间增益6dB。讨论在多波束系统中使用比幅法估计目标方位，由于入射方位角与波束响应之比的关系曲线趋向于线形关系，本文尝试用一次插值方法拟合该对应关系，仿真结果表明在SNR≥3dB时，该方法可以较好地估计目标方位。 本文深入研究了高分辨率技术估计远场多目标方位。首先研究基于矢量阵的基本MUSIC方法，然后重点研究基于矢量阵的可以区分相干信号源的MUSIC方法，这些方法主要包括空间平滑技术，修正MUSIC(MMUSIC)算法和基于前后向平滑的修正矩阵分解(MMD)算法。仿真结果表明在较高信噪比和较低输入数据量时，基于较少矢量阵元MMUSIC算法和MMD算法都能较好地估计相干信号源。 本文研究矢量阵波束形成系统设计。重点讨论矢量阵波束形成部分的系统设计，其中包括系统的主要功能，系统框图，DSP系统的设计，系统算法的设计理论以及波束形成过程中计算量的初步估计。