侧扫声呐技术在海底探测中的应用

海底面状况及障碍物探测是路由勘察的重要内容，因为海底面状况以及海底障碍物直接关系到路由选择、施工设计和施工安全。而海底面状况和障碍物探测主要采用侧扫声呐测量作为勘察技术手段，并最终获取需要的相关信息，但在实际勘察中会结合其他勘察技术共同对海底面状况进行进一步的分析，比如结合浅地层剖面测量以及一定数量的底质取样确认表层沉积物分布。本章节主要介绍侧扫声呐测量技术在海底面状况及障碍物探测的应用。

侧扫声呐可以显示微地貌形态和分布，可以得到连续的具有一定宽度的二维海底图像。侧扫声呐由拖鱼式换能器、拖曳电缆和显示控制平台组成。侧扫声呐的换能器线阵向拖鱼两侧发出扇形声波波束，可以使声波照射拖鱼两侧各一条狭窄的海底（照射到海底的宽度与水深成正比），海底各点的回波以不同的时间差返回换能器，换能器将声信号转换为不同强度的电脉冲信号，各脉冲信号的幅度高低包含了对应海底的起伏和海底底质的信息。依靠测量船向前的移动完成两侧带状海底的扫描，通过显示器可得到二维海底的伪彩色或黑白声图，可以显示出海水中和海底的物体轮廓和海底的地貌。

与单波束、多波束系统水下目标探测相比，侧扫声呐水下目标探测技术优势体现在如下方面：①采集数据密度大，分辨率高；②识别能力好，能够区分目标物底质特征；③覆盖范围大，测量效率高等。因此，侧扫声呐系统仍是当今水下目标探测的主要方式，但传统侧扫声呐的不足之处是无法获取水下目标精确位置信息。近些年来，随着水下传感器技术的发展，多传感器提供的辅助参数使侧扫声呐探测目标的位置信息更加精确，从而使侧扫声呐成为水下目标精密探测领域中应用最为广泛的一种探测手段。

侧扫声呐技术军事应用方面也很广泛，特别在海军扫雷、反潜、海战场环境建设、重要军事训练区扫海测量等方面具有重要的价值；民用方面，在海洋环境监测、海上搜救、海上应急打捞作业、港口航道工程、水下考古和海底碍航物探测等方面也具有广泛用途。(www.xing528.com)

侧扫声呐应用于海底微地貌探测是在20世纪50年代由英国海洋地质学家提出的，60年代后，英、美、法等国陆续开发出侧扫声呐的实用产品。80年代以后，计算机技术广泛应用于侧扫声呐，90年代，出现了数字化的侧扫声呐，使这一技术得到了进一步的发展。

传统的侧扫声呐只能形成二维的声图，而得不到水深数据，为了提高测量效率，开发出了三维侧扫声呐，其工作原理是在每侧至少使用两条接收换能器阵元，通过测量信号到达两阵元间的相位差，得到侧向水深数据。而随着水下导航和高速数字信号处理等技术的快速发展，以及多子阵成像和运动误差估计等方面的研究工作不断取得新的进展，作为新一代的侧扫声呐——合成孔径声呐研究亦取得快速发展，也给侧扫声呐技术的发展提供了另外一个方向的可能。