本发明涉及水声信号处理领域，尤其涉及基于频域‑波数域解卷积的目标信号提取方法，所述方法包括：接收水声均匀线列阵采集的时域阵列信号，将该阵列信号由阵元域‑时域转换到频域‑波数域；建立空间模态感知矩阵；在频域‑波数域上结合空间模态感知矩阵利用解卷积算法估计出该帧数据所包含的空间模态谱；在不同频点上使波数与方位相对应，将空间模态谱转换到方位‑频域波束谱中，根据目标所在方位提取出目标的频域信号。本发明在一定程度上克服了常规波束形成在多目标情况下的目标信号混叠问题，提取信号质量好，占用内存小，并且能够更加快速地部署到实际设备中，为水下无人平台的信号处理提供稳定可靠的目标信号提取功能。