近年来，港口码头等重要水域面临水下小目标的恐怖袭击威胁，常规声纳设备受到混响限的制约，在强混响条件下性能迅速恶化甚至失效，为了克服该影响，本文提出一种基于扰动声场的水下小目标探测方法，提高水下声探测的环境适应能力。该方法利用发射阵和接收阵的多阵元以及信道的多途结构，建立一个由丰富的本征声线所组成的探测区域，通过对目标所引起的扰动声场的测量实现检测和定位。当目标进入探测区域时引起声场的扰动，会导致原有的部分本征声线发生变化，然而仅利用一条本征声线的变化对目标进行检测的稳定性较差，为了达到稳健检测能力，本文提出了一种利用所有受影响本征声线的声压变化的统计特性进行目标检测的方法。该方法的检测性能受混响强弱的影响较小，是一种具有更强环境适应性的水声探测技术。此外，通过筛选受目标影响的扰动声线，利用声线的敏感核空间分布，可以获得目标位置的估计从而实现目标定位。全文的主要研究内容如下:　　第一，从理论上分析了因目标进入探测区域而引起声场扰动的机理，推导了扰动声线的声压相对变化与目标参数及位置的关系，建立了声压敏感核扰动声场模型，并从公式上证明了目标位于不同位置时一条扰动声线的声压相对变化的空间分布具有类似干涉条纹的分布特点，仿真得到的结果与公式推导一致。　　第二，根据扰动声线的声压相对变化的空间分布特点以及利用收发阵所得到的本征声线，提出了基于声压敏感核扰动声场模型的目标检测方法。该方法通过计算所有本征声线的声压相对变化，并利用其统计特性的变化可以实现目标检测。在此基础上，进一步分析了阵元分布对所提出的检测方法在整个探测空间的检测效果的影响。　　第三，提出了基于声压敏感核扰动声场模型的目标定位方法，该方法从所有本征声线中筛选出受目标影响较大的扰动声线，并利用扰动声线中包含的目标位置信息进行定位。在实际应用中，由于存在测量误差或者不具备测量条件而无法得到准确的水底模型和目标模型，本文分析了不同水底模型精度和目标参数失配对该定位方法的定位结果的影响，论证了该方法的实用价值。　　第四，处理利用基于声压敏感核扰动声场模型的目标定位方法得到的声图，提出了一种基于图像处理的目标定位方法。该方法利用多次的单阈值Otsu方法对声图进行分割，得到备选区域，然后根据声压敏感核声图的特点确定目标位置。　　第五，首次开展了基于扰动声场小目标探测的湖上实验，验证了上述检测方法和定位方法在自然环境下对小目标的适用性，论证了利用目标前向散射所引起的声场扰动对小目标进行探测的可行性。