海洋有着丰富的资源和研究价值，对一个国家，海上主权和领土完整关系到整个国家的尊严和利益。声波是目前进行水下探测、通信的最有效的能量辐射形式。因此，水声探测和水声信号处理就显得尤为重要。　　矢量水听器不仅能测得声波的标量信息（声压），而且能测得声波的矢量信息（振速），因此具有目标方位估计能力，也使得水声信号处理有了更好的效果。本论文主要探索水声信号处理方法，对水声信号分别利用时域、频域、时频分析等方法，探索水声目标探测技术，并在原有的互谱法进行了改进，实现了目标方位估计。论文研究取得的主要研究成果如下:　　论文在对矢量水听器及其信号处理技术进行简单介绍的基础上，给出了海试示意图，通过海试采集了大量数据，主要包括大潮及过往船只的声波数据。　　对数据采用时域分析（自相关和互相关）、频域分析、时频分析三种分析手段进行处理。时频分析利用希尔博特变换求原始信号的解析信号，进而采用离散的Wigner-Ville变换对信号进行处理，画出时频分布图，通过观察可以发现舰船辐射噪声的信息成分主要集中在30-100Hz，并且呈周期变化，这些对未来水声信号处理有一定的借鉴作用。　　最后利用改进的互谱法实现了目标方位估计。本文利用MATLAB完成了原型系统的设计与实现，通过该系统能够方便的对数据进行处理，并能观察处理结果。