浅海波导中的目标检测和定位是一个非常有代表性的海洋传播物理和声纳信号处理深层次结合的问题,在理论和实际应用上具有广泛而深远的意义。近年来迅速发展的时反技术已不仅仅是一种物理过程,更是一种信号处理方法。本文主要研究时反信号处理用于不确实环境下的目标检测和定位:首先把时反纳入信号处理的框架,然后在此基础上,针对时反空时聚焦特性受到环境不确实性限制的问题,研究了最小方差无失真响应(MVDR)的发收互动时反波束形成的目标检测方法。通过理论、仿真和实验分析,得出以下几点结论:(1)时反聚焦过程以有探查源(PS)引导的前向过程获得信道/环境模型,在后向过程中与原信道/环境进行匹配,具有Bartlett处理的信号处理本质。根据常规波束形成、常规匹配滤波、匹配场处理、模基匹配滤波中相同的Bartlett相关处理运算,把“波束形成”的概念进行推广,在框架上把这五种处理都看作波束形成处理,时反则为时反波束形成(TRBF)。但是,TRBF相较其他四种波束形成,有其独到之处。它凭借着传播信号定位优势特征不变性和波方程解的时反不变性,在机理上具有宽容性,所以对于不确实环境下的目标检测具有实用价值和发展潜力。(2)时反目标检测中应对环境不确实的方法是,根据上述不变性提供的宽容性,用现有的知识建立模型引导源(MS),以摆脱提供环境知识的PS,然后针对建模和实际环境的失配问题,根据环境参数失配为自变量、声场参数失配为因变量作Taylor级数展开的方法,把失配引起的信号或驾驶向量的变化看做是一种加性干扰,寻求宽容且高分辨的MVDR时反波束形成进行处理。(3)在波导深度、声速分布、沉积层特性以及运动多普勒这四种参数失配情况下,建立MS引导发射时反波束形成,结合对角线加载的宽容性MVDR接收时反波束形成的目标检测系统,在接收处理时宽容地解决失配问题。仿真和实验证明了该系统的可行性和有效性。(4)进而,也在四种参数失配情况下,建立发收互动的MVDR/GSC(广义旁瓣抵消器)时反波束形成目标检测系统,首先用MS引导初次发射TRBF,然后用GSC接收TRBF处理回波,接着用GSC接收TRBF获得的驾驶向量修正发射,再一次做发射TRBF,如此迭代地进行。仿真和实验证明了失配情况下经过一次迭代,可改善时反聚焦效果,提高检测性能。