目标方位估计是进行水下目标探测与定位的重要研究内容,无论在民用领域还是军用领域都具有重要意义。随着水下目标高频消声性能增强,迫使声纳的探测向低频方向发展,而这就意味着需要增大声纳系统的阵列孔径。在实际使用过程中,声纳基阵的空间几何尺寸往往会受到诸多限制。扩展阵由于其灵活的收扩性能,不用时可通过收合的方式减小占地空间,使用时可通过展开的方式增大阵列孔径,在某些安装尺寸受限的平台得到了广泛应用。论文的研究基于工程应用背景,目的是为一个12臂24阵元的扩展阵设计一套可工程实现的方位估计方法。论文首先对扩展阵方位估计相关的经典算法进行了深入研究,分析了其各自的特点和适用范围;然后结合研究对象的具体使用环境和结构特征进行了算法改进优化,设计了一套适合工程实现的方位估计方法;最后以计算机仿真和水池、湖上试验为手段,分析和验证了算法性能。仿真结果表明:DC加权处理可以明显抑制旁瓣级;对阵列输出信号的采样频率越高,输出指向性函数主瓣越平滑;预成波束越多,方位估计越准确,随着波束宽度降低,误差增大,且误差呈现一种周期变动的特征,周期约为30~o;基阵姿态误差补偿算法可以给目标方位估计带来的积极作用。水池和湖上试验的结果表明:论文设计的算法在实际测向过程中,分别在信噪比为12dB和15dB的条件下,方位估计均方误差小于0.5~o,采用姿态补偿误差算法后,可以有效平滑水流扰动、阵旋转等基阵姿态变化带来的误差。论文的研究成果为12臂24阵元扩展阵目标方位估计的工程实现提供了一定的理论支撑,但离真正的工程应用还有一段距离,需要在数据处理实时性优化、复杂条件下的试验验证等方面展开进一步研究。