刘纪元

中国科学院声学研究所 北京 100190

图像丰富、直观，是信息的重要来源，在空气中主要靠光学设备获取。尽管光波、声波和电磁波都是信息传播的载体，但只有声波能在水下远距离传输。对水下物体、地貌等声学成像，用途十分广泛。

水下声成像设备也称为图像声呐。图像清晰是图像声呐最基本要求，这主要靠图像分辨率提供保障。图像声呐的分辨率分为距离向分辨率和方位向分辨率。距离向分辨率是指声波传播方向的分辨能力，方位向分辨率是指与声波传播方向垂直的分辨能力。距离向分辨率决定于信号的脉冲宽度或频带宽度。方位向分辨率与声呐基阵的大小（也称为孔径）有关。要提高方位向分辨率，可以采取加大声呐基阵尺寸的办法。但是加大声呐基阵尺寸又受到基阵载体、工程实现等方面的限制。

用虚拟的孔径代替真实的孔径，可解决方位向分辨率的问题，相应的声呐就是合成孔径声呐（synthetic aperture sonar，SAS）[1-3]。与普通传统侧扫声呐相比，SAS 的主要优点就是它可以得到很高的方位向空间分辨能力。

SAS 在水下目标探测方面，具有非常突出的优点和优越的性能：

（1）水下目标探测方面，在较宽的测绘带内实现高分辨率成像，目标识别率比传统声呐大大提高。同时，由于较大的测绘效率和较高的识别率，探测平台的出动次数和探测时间大大缩短。

（2）掩埋物（掩埋电缆和管线等）探测方面，SAS 探测具有不可替代的优势。30 kHz 甚至更低频段的 SAS，具有很好的掩埋物探测能力。……