前视避障声呐综述

姜科 王忠康

（第七一五研究所，杭州，310023）

声波是海洋信息远距离传播的唯一载体，高分辨声成像声呐在海洋探索、深远海开发以及海洋防卫等领域中发挥着重要的作用。与光学成像相比，声学成像分辨率低，但是在探测距离上，成像声呐有其无法媲美的优势。尤其在浑浊水域，水下光学视频成像完全失效，只能使用高分辨率的成像声呐系统，当前世界上主流的水下成像声呐产品有多波束声呐、侧扫声呐、合成孔径声呐[1]、声透镜声呐[2]。

侧扫声呐扫描区域小，成像需要载体不断移动，使得对回波信号处理变得复杂。合成孔径声呐理论，则要求声呐基阵作严格的直线运动，算法要求较为苛刻，且体积庞大。声透镜成像则受到技术的限制难以达到理想的效果。若水中航行器想通过水下成像设备来观察水中环境情况，则只有多波束声呐系统能达到要求。多波束成像声呐根据应用的场合，可以分为多波束测深声呐和前视声呐。多波束测深声呐大多用于水下地形的勘测[3-4]，前视声呐可用于水下导航避障[5-8]。

1 前视声呐组成和工作原理

前视声呐是成像声呐中的一种，也是主动声呐，主要由发射基阵、接收基阵、信号处理和显示设备等组成。水声换能器按照特定几何结构（如球形、柱形、平板形或线列形等）排列组成发射基阵，将发射机产生的电信号转换为声波信号向扫描方向发出。声波信号在水下传播时，会被岩石、鱼类、山体等目标反射，产生回波信号。……