在利用主动声呐对水下目标进行探测时,如何从回波中准确提取出目标的几何声散射信号结构一直是水声技术领域关注的重要问题。在采用线性调频(LFM)信号作为主动声呐发射信号的情况下,根据亮点模型理论,目标回波是由若干个与源信号线性调频特性一致的信号组合叠加而成。时频分析方法作为分析线性调频信号的有效手段,其在水下目标回波分析和声散射信号结构提取方面具有独特的优势。本文首先对水下典型目标的声散射特性进行了研究,理论推导出球冠形圆柱壳的时延亮点参数随声波入射角度的变化规律,在此基础上,推导了水下目标单亮点回波和多亮点回波的WVD与模糊函数,描述了亮点回波自项交叉项的特点。此外,本文阐述了二次型时频分析交叉项产生的原因以及固定核函数进行时频分析的不足,并据此研究了一种自适应设计核函数的方法——自适应径向高斯核时频分析,根据此方法,本文结合主动声呐对水下目标探测的应用背景,研究了利用发射信号先验信息的自适应径向高斯核时频分析方法对几何声散射信号结构进行提取。文中重点讨论了利用发射信号先验信息的自适应径向高斯核时频分析方法在水下目标几何声散射信号结构提取中的应用,该方法在几何声散射信号结构提取中不仅表现出良好的时频聚集性能,避免了WVD中交叉项的干扰,而且具有很好的抗噪声能力,有效提高了信噪比,这在复杂的水声环境中是非常重要的。另外,对于沉底目标,除了环境噪声,目标回波还会受到混响的干扰。本文结合混响的产生机理指出了目标回波与混响在模糊域的分布特点,分析了采用本文研究方法抗混响的可行性。最后,本文对水池自由场和湖试实验数据进行处理,进一步验证了利用发射信号先验信息的自适应径向高斯核时频分析方法进行几何声散射信号结构提取的合理性和有效性。