小尺度矢量传感器阵定位的理论与应用研究是当前水声信号处理领域研究的热点之一。声学矢量传感器的出现改变了传统声纳只处理声场中声压信息的局面。与声矢量传感器的出现相对应,在水声信号处理领域中,一种崭新的声压振速联合信息处理技术应运而生。应用声学矢量传感器可以将几十米长的基阵缩小为几十厘米大小,实现基阵的小型化,适用于对水下目标的远程检测、跟踪、定位。　　 本文主要针对小尺度矢量传感器阵的目标定位和跟踪相关问题进行讨论,包括矢量阵波束形成、目标的精确测向与定位及对运动目标进行跟踪等等。由传统声压传感器组成的小尺度阵对低频信号分辨能力非常差,几乎没有指向性,而大多数水下航行体都向外辐射数十赫兹到数千赫兹的低频信号,要利用这些低频信号进行处理,声纳设备必须使用大基阵,才能在低频段产生指向性。而小尺度的矢量阵在甚低频也同样有指向性,这显示了矢量传感器的优越性,非常适合在小尺度声纳平台上应用。由于基阵尺度小,基元之间的时延值非常小,因此在小尺度声纳中时延的精确估计非常重要。常用的时延估计方法很多依赖于对接收信号和噪声统计先验知识的了解,实际工作中,如果得不到这些信息,时延估计的精度就会大大下降。自适应时延估计方法只需要很少或者不需要对输入信号、噪声的先验统计知识的了解,非常适合于时变、空变的水下测量环境。本文简要介绍了自适应时延估计理论,并通过LMS自适应时延估计器和一种新颖的直接式自适应时延估计器快速准确地测定目标的方位角和俯仰角。目标的方位包含了目标的位置信息,目标线谱的多普勒频移包含着目标的运动信息,它们是目标运动状态的重要参量。本文以测得的方位角、俯仰角和频率信息为依据,采用伪线性估计法和扩展卡尔曼滤波的结合,对目标的运动参数进行TMA分析,计算机仿真显示,在已知深度的三维情形下,对匀速直线运动的目标能进行有效的跟踪。