水下无线通信技术在海洋科学考察,水下资源探测以及远洋航行等领域具有广泛的应用,这也使其成为了近年来的研究热点。前导信号检测作为水声通信的开始步骤,具有重要的作用,任何误检和漏检的发生都会造成通信质量的下降,甚至导致本次通信失败。由于水下通信环境相较于陆地具有多径丰富、多普勒效应严重以及多种干扰信号存在的特点,常常导致传统的前导信号检测方法性能下降以及难以选取门限。因此,本文针对几种抗干扰前导信号检测方法的性能进行深入分析,为其应用于水声通信中提供指导意义。对于归一化匹配滤波器(Normalized Matched Filter,NMF),本文给出了该检测器检测性能的表达式。NMF是一种常用的前导信号检测方法,它具有结构简单、抵抗干扰信号影响的能力。本研究从基本二元假设检验模型出发,根据广义似然比准则,获得了NMF的检验统计量,进而得到该检验统计量在高斯白噪声下的分布。通过该分布给出检测概率与虚警概率的函数关系式,得到其最终检测性能。并通过仿真与实验数据分析验证了上述检测器性能分析的正确性。在NMF方法的启发下,本文进一步分析了窄带干扰、短时窄带干扰以及含有丰富多径环境下的检测器。窄带干扰是一种持续且占据信号总时长的干扰信号,通常来自于海洋中哺乳动物以及其他的窄带声呐系统;短时窄带干扰的持续时间较短仅占总时长的一部分;由于水面以及海底的反射,水下通信中还会存在丰富的多径,这些因素会降低前导信号的检测性能。因此,本文给出在窄带干扰以及短时窄带干扰下,基于多径双曲调频(Hyperbolic Frequency Modulation,HFM)前导信号的基本二元假设检验模型,并在广义似然比准则下,给出两种干扰下的最优检测器。并进一步对于上述两种干扰下的最优检测器进行性能分析,得到检测概率与虚警概率的关系,用于指导其在水声通信中前导信号检测的应用。在后续的仿真实验和实验数据分析中表明,所提出的方法明显优于NMF、匹配滤波器以及Page Test检测方法。