我们可以使用卫星遥感来获得陆地地表的地形地貌，但这种方式在深水环境中是 无法奏效的。电磁波在水中衰减太快，还未传到指定区域，就已经衰减消失[2]，故而 我们无法使用电磁波探测海底地形地貌。但声波在海水中相较电磁波衰减较小，在海 水中传播的距离较远，这是因为海水对两者的吸收次数不一样，所以可以采用声波来 勘探海底的地形地貌。

1.2 AUV 声呐技术发展历史及现状

1.2.1 AUV 概述

1.2.2  侧扫技术发展过程

1.2.3  声呐发展历史

1.2.4  声呐发展现状

1.3  声呐分类

1.4  论文的主要内容

论文的第一章首先说明了课题的研究背景，阐述了声呐技术的发展历史及现状， 同时粗略的谈了声呐的分类，介绍了侧扫技术的发展。

第二章主要讲述侧扫声呐系统的理论基础，其中主要分为侧扫声呐的工作原理、系统组成及侧扫声呐传感器技术的相关技术。 第三章重点进行了侧扫声呐系统的硬件设计，主要包括发射机电路、TVG 放大电路等。

第四章介绍了侧扫声呐系统的软件设计流程，包含系统总体框图和计算机数据处 理流程。

第五章参考实体声呐外形结构，使用 SolidWorks 软件绘制可声呐外形图。

第二章 AUV 侧扫声呐系统工作原理

2.1 侧扫声呐的工作原理

不同的水下物体，其形状对声波的反射结果有一定的影响，反射强度不同。回波 信号的强弱反映了海底的地貌，而侧扫声呐就是利用此原探测海底地貌的设备。

侧扫声呐主要用于测量地貌，它在航行中连续采集数据，最后给出类似照片的海 底地貌图。由于提供的是图像，可从图像中提取某些特征，从而实现水下目标识别和 海底地质分类。

侧扫声呐的换能器是长条形的，一般都布置在一个特定的载体上，称之为拖鱼。 拖鱼两侧各有一个工作频率同步的换能器，其主要作用是对周围海域进行左右扫描。 为保证有优异的航向分便能力，换能器在船体前进方向上的波束必须足够窄，一般来 说须小于等于 1°[8]，在与前进方向成 90°角的方向上，波束应尽可能宽，这样一来， 侧扫声呐工作时可将船体两侧很宽的区域都视到。如图 2.1 所示，构成显示器上的一 行线。各行数据连续显示，便得到海底的地貌图。

图 2.1 侧扫声呐照射海底区域示意图

侧扫声呐现实的是回波信号幅度，用灰度对应幅度，一般暗色代表回波信号较弱， 白色代表信号较强，因此若有目标沉于海底，存在的阴影部分代表回波很弱，显示为 黑色。有时也可以反过来，即暗色代表信号强，白色代表信号弱。容易理解，这只是 使用不同的灰度—幅度映射关系而已。到底用哪一种灰度映射关系，可根据需要选择。 有些侧扫声呐也有用伪彩色进行显示的，信号强弱对应的颜色完全由人定义。此时一 般要给出一色棒，以便使操作者能得知信号强弱对应何种颜色。图 2 为侧扫声呐获得 的海底地貌图。其中，上图为两侧照射区域的正图，下图为对应的地貌图。此图中采用了影区为黑色的显示方式[8]