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大量的理论与实验检验表明，多数情况下舰船辐射噪声和海洋环境噪声等水声信号通常具有脉冲特性，服从稳定分布，二阶统计量不再稳定收敛，传统的水下目标噪声信号调制谱分析方法在这种环境下性能可能会下降。针对上述问题，为提高分析方法的稳健性，采用共变谱代替传统调制谱分析方法中的功率谱，提出基于分数低阶统计量的目标信号调制谱分析方法，并利用NLMP滤波进行线谱增强，通过仿真和实验数据分析验证了提出方法的稳健性。