多波束测深声呐以其测量精度高和测量范围宽等优势成为了目前海底地形探测领域的主流。多波束测深声呐在进行海底地形探测的同时，也接收了能反映海底地貌特征的海底反向散射强度信息。在多波束测深系统中，采用单点成像算法由于一个波束范围内只能得到一个点的海底深度信息和反射强度信息，因此严重限制了分辨率的提高；而采用“snippet”方法虽然解决了分辨率的问题，但其海底深度信息数目也是和波束相对应的，在波束声轴以外的深度值都是经过近似计算得出的，这使得海底地貌信息和海底地形信息不能准确的结合，不能达到高精度的海底地形地貌联合检测的目的。针对上述问题本文将相干成像引入到多波束声呐中，应用多波束相干成像算法所估计出的每个波束内大量的DOA和TOA值来对多波束测深系统所接收的海底回波强度信息进行采样，经过一系列处理得到能够与海底测深检测值相互一一对应的能够反映海底物理特性的反向散射强度信息。本文首先从理论上分析了多波束相干测深算法的基本原理和传统的“snippet”成像方法基本原理，在分析这两种方法的基础上引出了基于相干原理的多波束成像算法；然后分析了在海水介质中影响声强的几种主要因素，通过对这几种因素的分析，给出了由信号回波强度级经过补偿得到反射强度级的方法；通过Matlab算法程序对湖上试验数据的处理验证了算法的可行性和有效性；最后，给出了新算法在基于DSP和FPGA的多处理器信号处理平台上的硬件实现方法。研究表明与传统的多波束系统的成像算法想比，多波束相干成像算法能够有效地提高多波束系统成像的分辨率，在一个波束范围内可以获得大量的成像数据。同时，这些成像数据和测深数据都是相互一一对应的，能够在获得成像数据的同时获得测深数据，使得测深和成像能够同时在多波束系统上进行，实现多波束系统的海底地形和地貌的联合检测。