随着对海洋资源的开发和利用，水下声学探测成为当前很热门的课题，而海底地形地貌探测更是开发海洋的第一步，其重要性不言而喻。目前探测海底地形地貌主要有两种重要仪器：侧扫声纳和多波束测深声纳(合成孔径声纳由侧扫声纳衍生而来，本质上也可看作是侧扫声纳的一种)，它们都有各自的优势。侧扫声纳横向分辨率高，主要用于探测海底地貌；多波束测深声纳能精确测量海底深度，形成直观的三维地形图，主要用于探测海底地形。为了把这两种探测声纳的优点结合起来形成一种既具侧扫功能，又具测深功能的声纳，英国学者Denbigh于1977年首次正式提出测深侧扫声纳系统原理和结构，它从侧扫声纳的基础上发展而来，因而完全具有侧扫声纳的所有优点；结构上主要是增加了若干条平行于发射阵元的接收阵元来接收海底回波信号，然后利用不同接收阵元间的相位信息来估计海底瞬时回波方位，从而计算出海底深度，因而它又可以像多波束声纳一样，具有条带测深的功能。和多波束测深声纳相比，测深侧扫声纳的测深探测点可以更多，且与侧扫探测点的位置基本保持一致，这就使得两者之间的数据融合变得更加容易。不过需要指出的是，它也有自身的缺点：测深精度受到其本身结构的限制，实现高精度测深一直是一个难点。围绕测深侧扫声纳的某些关键技术，论文展开了一系列的研究工作，主要内容如下：1）研究了海底反向散射理论，总结了海底反向散射的一般规律，介绍了Jackson散射模型来定量描述海底反向散射强度，并结合海试实验数据验证了Jackson散射模型的正确性。2）详细介绍了侧扫成图原理和测深成图原理，结合测深侧扫声纳接收阵元数少和进行方位估计时可用数据快拍数少这两个特点，着重研究了三种可行的测深算法——差分相位法、子阵空间拟合法和基于Prony原理算法，并讨论了这些算法的性能和适用范围。3）围绕测深侧扫声纳的可行性问题，详细分析了测深侧扫声纳的一些性能指标参数；对测深误差和测深精度评估，从理论上进行了分析和研究，这在实际测深中也具有相当重要的意义。4）针对测深侧扫声纳信号处理作了大量的仿真工作，从接收海底回波信号的仿真，到侧扫声图的仿真，再到用这三种测深算法对不同的二维海底地形进行测深的仿真，最后到对三维海底地形测深的仿真。通过这些仿真研究，论证了测深侧扫原理的正确性，也为后面实际数据的信号处理指明了方向。5）对实际实验数据进行了详细的分析和处理，在侧扫成图问题上，针对测深侧扫声纳具有多条接收阵元这一特点，提出了将多阵元加权处理得到的侧扫声图与单阵元处理得到的侧扫声图进行融合，消除了某些二次反射重影，提高了侧扫声图质量。分析声速剖面修正前后的深度估计结果，说明声速剖面是影响测深误差的重要因素。用三种不同算法处理了单Ping的海底回波数据，得到海底深度估计结果，并对测深结果作了分析比较。通过基于Prony原理算法对实际数据进行处理，得到与侧扫声图相对应的测深声图，分析指出两种声图中反映出的地形地貌特征是相吻合的，并且相互补充。最后用Caris软件对处理后的数据进行成图和镶嵌融合处理，将这些测深侧扫图进行地理坐标位置修正，得到更加直观和精准的侧扫声图和测深声图。