本项目属于水声学、海洋学、声呐技术、信号与信息处理等领域的基础及前沿研究内容，可应用于海洋工程、水下声呐、海洋资源开发和海洋环境监测等多个技术领域。经典的水下目标检测与定位研究一般将"声场特性"和"信号处理"视为两个相对独立的阶段，没有充分考虑和利用两者的耦合关系，难以得到在实际海洋环境中适用的高效稳健方法。本项目自2005年起在国家自然基金重点/面上项目的支持下，围绕上述问题，深入研究了基于水下声场特性的目标检测与定位问题，以声场物理特性研究成果为基础，提出了适用于复杂海洋环境的阵列信号处理和目标检测定位方法，显著提高了"信号处理"方法在实际海洋环境中的性能。主要发现点有：

   1、揭示了水下声场的若干新特性和新机理：基于实际海洋环境中噪声源分布特性，揭示了噪声场的对称特性、混沌特性和时空相关特性；突破传统后向散射声场研究的局限性，揭示了浅海目标前向散射的声场特性；突破深海环境射线理论描述的局限性，基于简正波-射线耦合等理论阐明了可靠声路径干涉条纹、表面波导低频声传播泄漏等现象的物理机理。

   2、提出了基于声场特性的阵列信号处理高增益稳健方法：考虑实际环境中声场起伏和阵列误差等不利因素，提出了基于凸优化的任意传感器阵列波束优化设计方法，在阵增益、稳健性等互相冲突的性能之间寻找最佳折中，获得综合性能最优的波束形成器；利用噪声场对称性和水下目标稀疏分布等声场特性，提出了基于协方差矩阵噪声消除和基于稀疏表示的阵列处理方法，提高目标检测距离2倍以上。

   3、提出了基于声场特性的目标检测定位稳健算法：充分挖掘声波经海洋水声信道传播后的物理特性，提出了基于前向散射和混沌模型等理论的目标检测算法，提高了微弱目标信号的检测能力；提出了基于模态频散、多途到达结构、可靠声路径干涉等声场特性的目标定位方法，解决了目标被动定位的环境宽容性难题。