水下高速小目标检测是目前水声学研究中的热点课题，然而利用长脉冲测量高速小目标时由于反射点尺寸小且移动快，反射时间短，存在波形不能完整反射、回波相位不连续等问题，一直是水声检测的难点。本文提出一种改进的叠加仿真模型，对高速小目标回波信号进行仿真，并对其回波特性进行分析;依据回波的时频特性构造预畸变发射信号，使回波为近似窄带单频信号形式，以改善检测效果;并对高速小目标在不同运动速度与运动方向条件下的检测方法进行研究。主要内容如下:　　首先，介绍本文所涉及的主动声纳信号及基本处理方法。由模糊函数出发，分析常用声纳信号的检测性能，指出长CW脉冲在检测高速小目标方面的优势;介绍匹配滤波器原理以及非平稳信号的各种处理方法。　　然后，分析长CW脉冲检测高速小目标的难点，提出了改进的叠加回波的数值仿真模型，用于目标回波信号的仿真;根据仿真条件，结合多普勒频移公式建立目标回波的理论模型，计算回波信号的频率参数;将目标回波的数值模型和理论模型进行分析比较，验证了数值模型的有效性，并由此分析高速小目标的回波特性，为下一步目标的回波检测奠定基础。　　最后，研究高速小目标的回波检测方法。讨论拷贝信号的构造方法，并分析不同方法的检测效果;利用回波频率与时间的函数关系设计预畸变发射信号，使回波信号的频谱为近似窄带单频信号形式;验证预畸变设计对检测效果的改善，并分析其在噪声与混响干扰背景下的检测能力;讨论高速小目标在不同运动速度与运动方向条件下的检测方法，并进行了仿真验证。