近年来,海洋的战略地位愈发重要,人类对海洋的探测活动日益增多,水下目标的快速探测和精确识别成为现代国防与海洋工程领域研究的热点。目前,船载声呐仍然是水下目标探测的主流技术手段之一,可以有效的实现中远程海底及恶劣水下环境的探测。但是水面船只的低速运动往往限制了声呐的探测效率,很难实现大面积且高速率搜索,尤其对于移动快速、灵活性高的水下发声目标,无法实现有效的识别和跟踪。因此,研究更加有效的探测方式对水下目标的探测具有极其重要的意义。本课题研究了一种结合了超声和激光探测水下目标的方法,利用多波束声呐进行水体成像,获得水底和水体目标的轮廓、位置、大小等特征信息,同时研究新型高效的水下发声目标空中遥测技术,对水下发声目标实现非接触式探测,获得水体发声目标的频率等特征信息,从而实现水下目标更加全面有效的探测,主要研究内容包括以下几点:首先,介绍了利用多波束声呐进行水下探测的基本原理,包括多波束声呐测深和水体成像方法。然后利用仿真对多波束声呐的测深与成像进行了模拟,建立了一个高准确度的水下声呐探测仿真系统,并仿真获得了声呐水体图像。之后对声呐图像进行后处理,提取了声呐图像中目标物的轮廓、位置、大小等参数信息,实现了水下目标的初步定位和识别。其次,研究了基于激光多普勒干涉技术的水下发声目标空中遥测方法,介绍了激光干涉法探测水表面声波的基本原理,并通过仿真对利用该方法探测到的水表面波干涉信号的时域和频域特征进行了分析。为了获取更加精确的水下声源发声频率,分别研究了基于小波变换和希尔伯特黄变换提取水下声信号频率的方法,并验证了方法的有效性。此外,为了进一步实现水下发声目标的识别,提出了一种基于希尔伯特黄变换和支持向量机的水下目标分类方法。最后,搭建了一套利用激光和超声探测水下目标的实验系统,包括声呐探测模块、水声信号激光探测模块以及水中目标物,然后采集并分别处理了水下超声图像和水表面波干涉信号,从中获取到了水下目标的相关的信息,验证了算法的可行性和准确性,从而对水下目标的识别提供更加有利的根据。本课题分别从仿真和实验两个方面对水下目标的探测进行研究,阐述了基于激光和超声的水下目标探测方法的可行性和有效性,实现了更加全面的水下探测,为水下目标定位和识别提供了一个新的方法和思路。