近年来,随着海洋事业的发展,各国对于水声通信系统的研究越来越重视。水声前导信号的检测是水声通信中一个重要模块。前导信号的误检和漏检一方面会导致通信的失败,另一方面还会对水声通信设备的寿命造成影响。而水声信道作为目前最复杂的信道之一,其多径效应严重、多普勒效应明显、干扰种类繁多的特点导致水声前导信号的检测困难。本文从两个方面研究了前导信号的检测和识别问题,并对所提出的方法进行深入的理论性能分析,该理论性能对实际水声应用具有重大意义。水下复杂的环境,丰富多样的干扰导致前导信号检测性能下降,其中短时窄带干扰因其与前导信号较相近,而对检测器性能的影响尤为严重。为了解决这一问题,本文提出一种针对短时窄带干扰的检测算法动态规划-广义似然比检验（Dynamic Programming-Generalized Likelihood Ratio Test,DP-GLRT）。短时窄带干扰的持续时长和频率只占信号的一部分。本文首先从短时窄带干扰这一特点出发,根据似然比检验,在未知信道状态下,设计出最优检测器,深入的对其检测性能进行了理论分析,并与仿真性能进行对比,为该检测器在实际水声环境中应用提供有力的保证。通过该性能分析,可以为海洋通信应用提供充分的理论指导。在此基础上,我们进一步分别利用仿真数据与海洋试验数据比较了DP-GLRT与传统检测算法在不同干扰背景下的检测性能。实验证明,本文设计的DP-GLRT检测器在仿真和实际水声试验中都具有较强的稳健性。水声通信网络中经常需要对多个同时发射的信号进行识别,这实际上是首先对不同的前导信号进行识别。本文从单一路径的信号识别和未知多径衰减及时延的水声信道的信号识别两个方面分别研究了多接收机下的前导信号识别性能。对于单一路径的信道,本文给出了最大似然准则下的最优检测器,并分析了其理论性能。该性能分析为未知信道的前导信号识别提供了指导意义。另一方面,在实际的通信系统中,由于信道存在的多径及衰减,接收信号并不是完全已知的。基于这种情况,我们利用广义的最大似然准则,设计了未知信道下多个前导信号识别的最优方法,并对其理论性能进行综合深入的分析,该理论分析能够为实际水声系统应用提供有力指导和保障。并利用仿真数据与海洋试验数据验证了该方法的有效性。