有效且精准地获取目标信号的特征信息,包括水下/水面的分类判决、声源深度信息的提取,是水声目标分类技术的关键任务之一,也是信号处理中一个重要的研究热点。论文针对单水听器目标分类问题,从水面/水下目标分类和目标深度估计两个方面开展了目标分类技术研究。首先,基于简正波理论研究了模态闪烁指数及修正模态闪烁指数理论,分析了二者用于目标分类时的潜在问题,进而引入了模态闪烁指数的概念。此外,数值仿真分析了声源深度、声源级、收发间相对距离对模态闪烁指数、修正模态闪烁指数及融合模态闪烁指数的影响。数值仿真结果表明融合模态闪烁指数具有良好的水面/水下目标指示特征,可用于单水听器目标分类,且对目标声源级、收发间相对距离等因素不敏感。其次,基于融合模态闪烁指数理论,开展了基于融合模态闪烁指数的目标分类方法研究,其依靠汉克尔变换估计模态波数谱进而构建融合模态闪烁指数完成水面/水下目标的定性判别。数值仿真分析了声速剖面、海底底质特性(包括底质参数变化和分层结构变化等),频率和目标源深度波动幅度对融合模态闪烁指数的影响。利用海试数据,处理分析了水面船数据(水面目标)和确定性声源数据(水下目标),验证了基于融合模态闪烁指数目标分类方法的可行性。最后,基于匹配场思想,研究了基于差分匹配模目标深度估计方法,其依靠汉克尔变换估计模态差波数谱并构建深度模糊函数实现目标深度测量来完成目标的深度估计。数值仿真分析了不同频率、目标相对于接收水听器径向运动、目标相对于接收水听器非径向运动等条件下的目标定深性能。利用海试确定性声源数据,验证分析了基于差分匹配模目标深度估计方法的可行性。