水声传统被动探测方法多基于简单的平面波或球面波等波前模型,往往未能充分利用实际海洋声场的物理特性。海洋作为一种较典型的声波导主要由扰动不止的海面、复杂多变的水体和各向异性的海底组成。随着对海洋的开发日益深入,同时也对海洋的水声学参数和相关规律有了更多的了解和掌握,已经可以使用仿真建模方法较精确地模拟一定区域内的海洋声场,这为模基处理方法应用于水声探测奠定了必要基础。模基处理方法将水声物理和信号处理两个学科相互结合,利用水声物理模型进行信号处理,对提升水声探测能力具有重要意义。　　 本文围绕水声被动探测在新时期下的刚性需求,重点研究模基处理被动探测关键技术,主要包括(1)基于单水平阵或垂直阵的模基处理被动定位技术,基于波导不变量的被动测距技术以及(2)基于网络化多节点的分布式模基处理技术。对于单水平阵和单垂直阵,结合仿真和试验数据分别研究了基于平面波波前理论以及简正波理论的被动定位处理方法;提出基于波导不变量的被动测距技术并将其应用到矢量阵海试数据处理中。对于分布式模基处理技术的研究,主要是进行了阵间相干处理和阵间非相干处理两种处理方式的性能比较,指出:在无失配的仿真研究中,阵间相干处理器性能更优;在实际应用中,阵间非相干处理器表现的更宽容。　　 本文的主要研究工作简述如下:　　 1.首次提出并研究了基于波导不变量的矢量阵被动测距技术,显著提高了传统的基于球面波的被动测距精度,并对海洋环境不确定有较强的适应能力。接收LOFAR图中的干涉条纹中蕴含着波导不变量,应用HOUGH变换或RADON变换可实现对目标LOFAR图中干涉条纹的提取,在此基础上得到波导不变量,进一步估计出目标的距离;将波导不变量测距技术应用到矢量阵海试数据处理中,利用矢量LOFAR图对目标进行波导不变量被动测距,海上实验数据分析结果表明其性能优于使用标量LOFAR图的距离估计。进一步,将波导不变量被动测距技术应用到下面所述分布式探测系统中,可以实现单节点波导不变量被动测距基础上的多节点距离交汇定位。　　 2.首次提出并研究了分布式模基处理被动探测技术。由于分布式探测系统具有从空间不同视角对目标进行观测的先天优势,其探测性能有望优于单节点探测系统。文中基于单节点的匹配场处理器给出分布式匹配场处理的处理器形式。节点间接收数据的处理采用了数据级和特征级的数据融合技术,分别给出了节点间相干处理器和节点间非相干处理器。在无失配的仿真条件下,阵间相干处理器表现更优,但对于试验数据,阵间非相干处理器表现出更好的宽容性。