多波束側(cè)掃聲納的再認(rèn)識*

黃梓楠 唐勁松 馬夢博 吳浩然

（海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院 武漢 430033）

1 引言

側(cè)掃聲納是利用入射聲波在物體表面的散射原理獲取水底地形地貌特征，提供水底形態(tài)直觀聲學(xué)圖像的水聲設(shè)備[1]，可以廣泛應(yīng)用在海洋勘測、水雷探測和打撈沉船飛機(jī)殘骸等水下探測活動上。

相比傳統(tǒng)側(cè)掃聲納，多波束側(cè)掃聲納沿方位向形成多個平行的波束，一發(fā)多收，提高了信號的空間采樣率，很好地解決了近程和高速拖曳情形下目標(biāo)丟失的“燈下黑”現(xiàn)象。近年來，美國L-3 Klein公司的Klein 5900、Klein5000_V2多波束側(cè)掃聲納代表了世界側(cè)掃聲納發(fā)展的最前沿水平[2]，可以得到高質(zhì)量的圖像。但國內(nèi)多波束側(cè)掃技術(shù)研究不充分，工作機(jī)理分析得不夠透徹，且在高速掃測時存在圖像質(zhì)量下降的問題。

本文通過對設(shè)計出的多波束側(cè)掃側(cè)掃聲納系統(tǒng)進(jìn)行點目標(biāo)的回波仿真，分析了多波束側(cè)掃方位向線分辨率的仿真結(jié)果與理論值的差異，將多波束側(cè)掃成像與合成孔徑成像建立聯(lián)系。

2 多波束側(cè)掃聲納及其設(shè)計

2.1 單波束側(cè)掃聲納

聲納的波束形狀如圖1所示，波束寬度[3]與方位向線分辨率[4]分別為

圖1 單波束側(cè)掃示意圖

其中λ，L分別為波長和陣長。R為距離向探測距離。

2.2 多波束側(cè)掃聲納

通過改變聲納接收基陣的陣長使得接收波束的形狀變?yōu)榉侄蔚钠唇訝頪5]，在方位向形成多個平行的接收波束，如圖2所示一共將接收波束在距離向上分成了三段。

圖2 多波束側(cè)掃示意圖

多波束側(cè)掃將比單波束側(cè)掃在近程擁有更大的掃測區(qū)域。……