基于水下无人航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）的拖曳线列阵声纳系统是一个具有小型化的、高机动性、高隐蔽性等特点的水下目标探测声纳设备。针对当前拖曳线列阵探测声纳的高精度高分辨目标探测需求，我们提出一种局部优化思想的窄带正交匹配追踪波达方位角(Direction of Arrival,DOA)估计方法，并将其推演到水下宽带信号探测的场合中，实验结果证实了该方法在计算实时性、估计精度、角度分辨率以及算法稳健性方面的优势。针对UUV的拖力限制导致的线列阵孔径缩小的情况，以及在被动探测中对于目标信号的先验信息不足的情况，提出了一种结合空间重采样和独立成分分析的小孔径阵列DOA估计方法，实验数据的处理结果证实了该方法在低频段、小孔径以及先验信息缺乏环境下的工作能力。针对UUV载体无人干预的工作模式，提出了一种基于检测前跟踪思想的自动目标检测方法，并通过海试数据对算法性能进行了验证。本文研究内容安排如下:　　第1章绪论。阐述了选题的意义，总结国内外研究现状及关键技术进行了总结，并阐明了以无人平台为载体的拖曳线列阵系统目标探测的关键技术。最后给出本文的主要研究内容。　　第2章基础知识。引出阵列信号DOA估计问题，给出标准等间距拖曳阵阵列信号接收模型。介绍了常规的空间谱估计算法的思想以及实现方式，包含波束形成法以及子空间法。　　第3章高分辨正交匹配追踪DOA估计算法的研究。首先通过对过完备阵列导向矢量的互相关条件的探索，证实了基于正交匹配追踪(OrthogonalMatching Pursuit，OMP)的DOA估计算法在角度分辨率上的算法性能缺陷。在此基础上提出了基于局部优化（Local Refining，LR）思想的改进方案，通过相应的海试数据处理结果以及一些列算法性能仿真分析结果，证实了局部优化正交匹配追踪(Local Refining OMP_DOA，LROMP_DOA)算法在计算复杂度、估计精度以及角度分辨率上的综合优越性。然后，在窄带LROMP算法的基础上，结合水下宽带目标探测的需求，提出了结合快速富氏变换宽带聚焦算法与窄带LROMP的的相干子空间LROMP_DOA(Coherent subspace LROMP_DOA，C_LROMP_DOA)算法，并通过仿真性能分析与海试数据处理，证实了该方法相比非相干子空间法(Incoherent Subspace Method，ISM)在计算耗时以及低信噪比环境中的算法性能优越性。　　第4章改进SCT算法的研究。在阐述了传统状态一致性变换(State) SCT算法在低频段估计结果对于独立成分分析(Independent Component Analysis，ICA)分解随机误差敏感的缺陷之后，提出结合小波阈值降噪、空间重采样(SpatialReSampling，SR)以及窄带状态一致性变换(State Coherent Transform，SCT)的SR_SCT算法。随后通过一系列仿真分析，证实了SR_SCT算法在一定条件下相比其他几种常见的DOA估计方法具有估计角度精确，方位分辨率高，需要阵元数少，对先验知识依赖小的优点，同时空间重采样操作对于算法在低频段算法性能有明显提升。海试数据处理结果符合我们对算法性能的预期。　　第5章基于检测前跟踪(Track Before Detection,TBD)思想的无人平台自动目标检测方法研究。针对实际海试数据中出现的低信噪比以及弱运动特征目标，提出一种结合峰值与梯度综合目标峰值判定、自适应区域生长以及Hough变换线条检测的自动目标检测方法。该方法对于本舰自辐射噪声具有一定的屏蔽作用，并能依据一定的生长准则对方位历程图中非连贯目标的方位航迹进行有效增强，然后通过Hough变换线条检测算法获取对目标航迹的有效估计，从而完成对于一定时间段内运动目标方位信息的计算机自动检测。　　第6章无人平台实时信号处理系统实现。结合无人平台拖曳线列阵声纳的工作模式以及应用需求，设计并实现了阵列信号实时信号处理系统，由信号接收与湿端配置系统、信号处理系统以及显控系统三部分构成。　　第7章总结与展望。总结了本文的研究内容以及创新点，阐述研究过程中存在的问题和可能的解决方案，提出了进一步的研究方向及计划。