水声目标定位是水声信号处理和水声工程领域的重要研究方向之一。本论文选择基于矢量水听器的目标定位方法作为研究对象,讨论了远场运动目标的方位估计和距离估计方法,具有一定的理论和工程意义。本文首先介绍了矢量水听器的研究与应用概况。矢量水听器的组成包括声压水听器与振速水听器,因此能够同时测量水下声场中某一确定点的声压和振速信息,为水声信号的处理提供了比传统的声压水听器更为丰富的声场信息。此外,矢量水听器还具有声压水听器所不具备的指向性特性。采用适当的算法,单矢量水听器就能胜任水声目标的检测和定位等工作,使得声呐系统的尺寸得以缩小。然后研究了矢量声场的信号处理理论。当声场满足远场平面波条件时,声压和振速对于声源信号是相关的,而对于各向同性噪声是不相关的。舰艇辐射噪声的功率谱具有连续谱叠加线谱的形式。其中,连续谱反映了声场环境噪声的特性,而线谱则包含着水声目标的信息,是水声信号处理中的重要对象。接着研究了利用矢量水听器对水声目标的方位估计算法。直方图和加权直方图统计法是基于声能流的方法,通过对频点的统计进行方位角估计。等间距水平放置的声压水听器阵列能够利用不同阵元间接收声信号的相位差,运用ESPRIT方法进行目标方位角的估计。矢量水听器阵列能够利用矢量水听器本身的阵列流形对目标进行方位角的估计,而不依赖阵列的阵形。引入解析振速还能更进一步地简化计算量。单矢量水听器也能够通过对时延数据的利用来构造旋转不变矩阵,并进行方位估计。对于运动的目标,采用滑动的数据处理方式,能够提高数据的利用率,从而提高估计的准确度。最后研究了单矢量水听器对运动目标的距离估计方法。对于匀速直线运动的目标,可以利用简正波模型,通过在给定时刻改变时间间隔,从声压场的干涉图案中提取声源的径向速度,从而估计出目标的运动速度和距离。