Esta tesis está dedicada al desarrollo de nuevos detectores de energía para la detección de señales desconocidas en presencia de ruido no gaussiano con muestras no independientes. Para ello, se ha llevado a cabo un amplio estudio de las diferentes estructuras de detección existentes basadas en energía y se han propuesto nuevas técnicas capaces de resolver este tipo de situaciones. El detector de energía se presenta como la solución óptima para la detección de señales gaussianas no correladas, o como un test de razón de verosimilitud generalizado cuando las señales son completamente desconocidas. En ambos casos, el ruido de fondo debe ser gaussiano e incorrelado. Sin embargo, su comportamiento se degrada cuando el ruido de fondo no cumple estas características. En primer lugar se proponen dos extensiones, por un lado el detector de energía extendido cuando el ruido es no gaussiano, y por otro el detector con preprocesado de energía extendido cuando además es no independiente. En segundo lugar, se presenta una generalización del filtro adaptado a subespacio basada en una modificación del test de Rao. Para evaluar el comportamiento de estas extensiones con respecto al detector de energía clásico, se define un factor de ganancia que ilustra las mejoras logradas en detección. A continuación, se demuestra como el desconocimiento de la duración de la señal puede deteriorar el comportamiento del detector. Para hacer frente a este problema, se presenta una novedosa estructura de múltiples detectores de energía basada en la subdivisión sucesiva del intervalo de observación original. Esta técnica de detección nos conduce a una estructura en capas con varios detectores de energía cuyos vectores de observación se ajustan a diferentes intervalos de duración de la señal. Se ha desarrollado todo el análisis requerido para el cálculo de las correspondientes probabilidades de falsa alarma y de detección para una estrategia de subdivisiones particular, estableciendo los procedimientos necesarios para su generalización a otros casos. Las simulaciones realizadas muestran las ventajas de utilizar la nueva estructura con respecto a un solo detector cuando la duración real de la señal y el intervalo de observación original son diferentes. Los buenos resultados alcanzados en las simulaciones han permitido el empleo de dichos detectores en aplicaciones reales de vigilancia basada en sonido. Estos sistemas presentan un interesante ámbito de aplicación donde es posible comprobar la robustez de los detectores analizados en los desarrollos teóricos de esta tesis. Para ello, se han analizado varias fuentes acústicas en diferentes escenarios de ruido de fondo, tanto reales como simulados, presentándose además dos enfoques novedosos. En el primero de ellos, la información proporcionada por el detector de energía se combina con un método de localización sonora de fuentes. Gracias a la utilización de esta nueva técnica, se demuestra como la localización de sonidos en presencia de ruido de fondo mejora considerablemente. Por último, un nuevo conjunto de características extraídas a partir de la estructura de múltiples detectores son evaluadas y comparadas con otras características comúnmente utilizadas en el reconocimiento de sonidos acústicos. De nuevo, los resultados obtenidos con las nuevas características ofrecen mejores probabilidades de acierto en la clasificación, especialmente en baja relación señal a ruido.