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从主动声呐的产生起，混响就一直是其主要的干扰源。尤其当主动声呐工作在浅海时，由于受到更多界面散射的影响，混响更是影响主动声呐探测的最主要因素之一。所以如何有效减少混响对于目标检测估计的影响一直是主动声呐信号处理领域的热门问题。抑制混响主要有三类技术途径:一是通过设计较窄的发射或接收波束，尽量减小混响的激励或接收。二是设计合理的声呐发射波形，使得发射波形的模糊度函数在时间—多普勒平面上的投影尽可能地脱离混响区域，即波形的模糊度函数与声呐系统工作的环境达到一种最佳匹配。三是通过信号后处理的方法进行混响抑制，常用的方法有预白化方法、主成分求逆方法、图形学算法、时间反转方法等。 本文针对主动声呐单波束发射时检测效率较低、浅海环境下主动声呐工作受混响严重、在混响环境下目标检测受平台多普勒扰动影响等问题，一方面通过设计新的主动声呐发射波形提高主动声呐在混响环境下的目标检测能力，另一方面通过声呐回波信号的后处理技术提高在非平稳强混响背景下匹配滤波器性能，进一步提高目标检测能力。同时为了配合新波形与新的混响抑制后处理算法，对混响的统计特性和混响信号仿真建模方法进行了详细的研究。 二进制相移键控调制(Binary Phase Shift Keying，BPSK)信号由于其优异的模糊度函数形式，今年来被广泛的应用于各种主动声呐当中。但是BPSK信号在拥有良好的混响抑制能力的同时也是一个很容易受到多普勒扰动干扰的波形。针对这一问题本文提出了一种混合信号，即将多普勒不敏感的线性调频信号添加到BPSK信号当中。该混合信号在保留了BPSK优异的模糊度函数特性的同时，对发射平台多普勒干扰带来的匹配滤波失配问题带来了一定程度上的削弱。 其次，针对实际环境中由于声速剖面分布而造成的声线弯曲，海底混响的强度将会受到较大的影响的问题。在兼顾计算复杂度和混响模型的物理意义这两个条件下，本文提出了一种改进的海底混响单元散射模型建模方法，该方法可以对不同声速剖面环境下的海底混响进行建模，所得到的海底混响强度预报更贴近于实际。 最后针对实际混响信号不满足局部平稳假设，使得传统的预白化抑制混响的后处理方法效果并不理想这一问题，本文提出了一种基于多层二分SVD的混响抑制算法。该方法在预白化处理后进一步将混响信号剥离，从而使得输入匹配滤波器的信号的信混比进一步提高，达到提高混响环境下目标检测能力的目的。通过对实际实验数据的处理，在相同的检测概率与虚警概率条件下，本文所提出的算法相较于直接匹配滤波方法信混比提高了约9至10分贝，比单纯预白化的方法提高了约6至8分贝。