低信噪比水声信号检测是当前水声领域研究的热点,也是水声领域一直亟待解决的技术难题之一。为实现水下目标的远距离探测,本文针对水声目标弱信号检测问题,展开了基于相位特性的长时间累积信号处理方法研究,具体工作如下:首先针对运动目标接收信号的特征进行了分析。通过建立匀速运动目标运动过程的数学物理模型,表明了接收信号的多项式相位特征。推导了接收信号时间项的系数与运动目标参数的关系。通过仿真,表明了长时间累积的运动目标接收信号可以用有限阶的多项式相位特征信号进行近似描述。理论分析表明了在以简正波理论描述的海洋波导中运动目标接收信号依然具有多项式相位特征。其次基于局部多项式傅里叶变换进行了运动目标信号的检测研究。理论推导了局部多项式傅里叶变换。改进了局部多项式傅里叶变换的快速算法,减小了计算量,通过理论推导与数值仿真并与传统傅里叶变换对比,表明局部多项式傅里叶变换的快速算法具有优秀的多项式相位信号处理能力,具有时频聚集性,对交叉项和噪声有抑制作用。通过开展海试试验数据处理与分析,验证了局部多项式傅里叶变换的快速算法处理运动目标信号的有效性。最后基于匹配傅里叶变换进行了运动目标信号检测研究。理论推导了匹配傅里叶变换方法,研究了二阶匹配傅里叶变换与二步匹配傅里叶变换。数值仿真分析并与传统傅里叶变换和局部多项式傅里叶变换的快速算法进行对比,证明了匹配傅里叶变换具有优秀的多项式相位信号处理能力,具有时频聚集性,对交叉项、噪声有抑制作用。通过开展海试试验数据处理与分析,验证了匹配傅里叶变换方法处理运动目标信号的有效性。