舰船、鱼雷和潜艇等目标所辐射的噪声,是被动声呐赖以探测的信号源。这些噪声的功率谱一般为弱连续谱和强线谱的叠加,它们经过远距离传播,必然会有一定的传播损失,高频成分衰减大,低频成分衰减小,也就是说,信号的频谱结构多集中在低频段,大约为几HZ-几百HZ。所以我们要探测的目标多属于低频宽带信号。由于此类目标多淹没在背景噪声中,为弱目标,故探测的关键就是寻求信号增强的方法,提高信噪比。本文研究了水听器阵列弱目标被动探测问题,文中首先分析了水听器阵列信号处理的基础和水下声学环境,目标的特性及实验室模拟仿真,接着分别讨论了经典的水下目标探测原理和一种新的“空-时-频三维能量积累”宽带能量探测原理,进而采用实测数据验证算法的有效性,最后给出了被动声呐方程以及探测性能估算。所谓的“空-时-频三维能量积累”,就是充分利用信号在空域、时域和频域的相关性特点,积累得到最大的能量输出,并可以确定水听器阵列各阵元之间的延时和信号的功率谱图。此探测方法的主要思路是：分帧读取实测的水听器阵列数据,通过窄带带通滤波处理并将信号解调至零频附近；对处理后的数据在时间域上进行常规的窄带波束形成,获得空间增益；时域和频域分别积累后获得相应的增益。然后,我们会得到一个时延和能量的二维图,在图中找到最大的峰值位置对应的时延就是我们估计的时延位置。找出时延后,再在时延轴上累积估计时延附近处的能量,得到信号的功率谱图。这样以后,我们可以确定目标信号的来向和主要频率点,完成了水下弱目标被动探测的任务。