混沌理论是非线性科学的分支,被应用于不同的工程领域。混沌理论应用于信号检测是目前研究的热点课题之一,本文利用混沌理论检测微弱信号。传统的信号检测理论处理时域信号是以统计理论作为基础,检测性能难以提高,本文分析了混沌的特点,建立了混沌检测微弱周期信号和瞬态信号的两种检测模型并将两种检测模型应用于水下目标检测。首先,本文研究了混沌的含义、基本特征,以及能够表征混沌的两个特征量：李雅谱诺夫指数和分数维。其次,建立了混沌检测微弱周期信号的模型。混沌理论检测微弱周期信号利用了Duffing系统的动力学行为特点,在系统处于混沌临界状态时向系统中加入微弱周期信号,使得系统相空间状态发生改变。实验证明该模型能检测到较低输入信噪比下的微弱周期信号。最后,根据混沌背景预测理论建立水下瞬态信号检测模型。水下信号是相当复杂的信号,不完全是随机信号,而是具有一定的混沌特性。根据水下背景噪声的混沌特性,该模型采用了径向基函数神经网络的单步预测方法,用于检测水下瞬态信号,并以空投模型击水信号的检测对该模型进行了验证,该模型能够有效地将水下噪声中极其微弱的瞬态信号检测出来。