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阵列处理是水下声信号处理的重要组成部分，是进行水下目标参数估计的重要环节。阵列处理的高分辨技术是目前加强海防、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，主要研究有应用前景的波束域高分辨定向技术的理论和方法。概括起来，本文的主要研究工作及研究成果如下： 一、论述了阵元域高分辨方位估计方法的理论，给出了5种典型高分辨方法MUSIC、Mini-Norm、Root、Music、ESPRIT和MODE的公式及算法实现，并给出了完整的方位估计性能评估指标。比较分析了上述5种疗法的估计性能，对它们的分辨概率和估计精度进行了大量的计算机仿真，根据统计结果对它们的实用性做出了评价。 二、论述了波束域高分辨定向的理论和办法，系统研究了多种方法的估计性能。在对波束域高分辨定向方法进行统计仿真的基础上，比较分析了波束域高分辨定向方法与对应的阵元域高分辨定向方法的估计性能，并比较分析了不同波束域方法的分辨能力，得出以下结论：1)波束域方法比对应的阵元域方法具有更高的分辨概率，其中BRoot-Music、BMini-Norm、BMUSIC同时还提高了估计精度；2)波束域ESPRIT方法对阵元域ESPRIT方法的性能改善不明显；3)在这5种波束域方法中BMODE和BRoot-Music的估计性能最好。针对波束域MUSIC方法，研究了波束形成时的加权方式、波束间隔和波束数目等波束参数的选取对波束域高分辨方法估计性能的影响，并给出了统计分析结果。深入研究了BMODE方法的估计性能，得到其在不同信噪比下的角度分辨门限以及不同的快拍数和阵元数对其性能的影响。 三、深入研究了多波束系统和高分辨定向方法在不等强度目标源情况下的估计性能，得出如下结论：高分辨定向方法对目标源强度差异不敏感，所以在对不等强度源的分辨性能方面具有多波束系统不可比拟的优越性。在此基础上，还比较分析了多种波束域高分辨方法对不等强度源的分辨能力，结果表明BMODE方法和BRoot-Music方法的估计效果最好。