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船舰辐射噪声包含了船舰及水下运动目标非常重要的特征信息。这些信息可以用来进行水面、水下目标的识别、跟踪和参数估计，实现对军事目标的发现和识别，这对国家的国防安全具有十分重要的军事意义。然而由于海洋环境的复杂性，辐射噪声在复杂的时-空-频随机多变的海洋信道中传输时，有用信号往往被畸变与时延，并淹没在背景噪声当中，这给检测船舰辐射噪声带来非常大的困难与挑战。 目前船舰辐射噪声的检测中主要分为先验检测和后验检测，其中先验检测是已知各类船舰的辐射噪声特征，随后通过检测来识别和跟踪各类船舰目标。后验检测是在船舰辐射噪声特征未知的情况，检测出特定船舰的特征，为后续的目标识别打下坚实的基础。本文首先从海洋环境噪声入手，详细分析了船舶辐射噪声的产生机制和特点。本文对微弱信号检测方法进行研究，通过传统的高阶统计量方法与高性能的随机共振方法进行对比研究，分别进行了理论描述与性能检测分析。并针对船舰辐射噪声的特点，设计出用于检测多种类型微弱信号的检测方法，为后续船舰的目标识别和参数估计做好理论铺垫和基础。根据船舰辐射噪声的特性，本文建立了关于船舰噪声的简易数学模型，使得在不需要花费较大的精力的情况下就可以进行微弱信号检测算法的仿真验证。同时本文创新性的提出了一种结合小波变换和混沌理论的非线性检测系统，提出一种根据小波包分解系数和基于无偏估计的阈值选择算法来自动地确定小波的分解层数和去噪阈值，这种方法能克服在小波去噪时分解和阈值选择的盲目性和不合理性。随后在混沌系统中为了避免混沌临界态和大尺度周期态之间模糊性，又提出基于梅尔尼科夫(Menikov)函数和过零检测法的判断依据，并成功的检测出在较低信噪比情况下的待测信号的频率和相位。随后论文讨论了随机共振理论在微弱信号检测中的应用。首先分析了随机共振的系统参数、噪声和驱动信号之间的关系，随后本文提出了一种结合平均反演与插值拟合的多频模拟信号的检测与恢复系统，实验结果表明该方法与理想的滤波器相比能有效的降低多频微弱信号的波形畸变和相位延迟，并且更加适合识别频率接近于多频信号的微弱信号。随后又讨论了随机共振在基带数字信号传输中的应用，依据时间尺度变换方法来建立一种微弱声信号检测系统，实验结果表明了该系统的有效性。最后针对四叶螺旋桨的辐射噪声提出一种扫频式随机共振的大参数检测系统，分析和实验结果表明，在强噪声的背景下，仍能检测出低频线谱的微弱信号。 2015年7月实测了中型船的辐射噪声，分别用了小波混沌振子阵列和扫频式随机共振进行了测量，结果分析发现该船舶有约为3.88Hz的轴频及其谐波分量，这些频率成分就是后续目标识别和参数估计的重要依据。实验结果验证了本文所提算法的正确性，达到了预期的研究目的。