多波束测深仪是现代海洋勘探的重要工具。本文主要致力于多波束测深系统中的信号处理问题研究,从不同层面对海底多波束信号频域处理技术作了深入探讨。1.对多波束测深关键技术之一——波束形成算法进行了研究,主要有CBF、DFT、Capon、MUSIC、FIM以及WFIM法,利用仿真数据和实测数据分别对上述六种算法作了计算机仿真,通过比较,Capon、FIM、WFIM和MUSIC法的束宽都比CBF法窄。2.应用了子阵平滑方法估计回波信号每个时间片的协方差矩阵,使用CBF、Capon、MUSIC、FIM以及WFIM法波束形成算法处理了仿真的多波束测深回波数据,并就其性能与DFT法进行了比较与分析,准确度比较结果为:DFT法>MUSIC法>WFIM法>FIM法>Capon法>CBF法,分辨率比较结果为:MUSIC法>Capon法>DFT法>FIM法> WFIM法>CBF法。3.分别对仿真信号做了基于BDI方法的TOA研究和基于相位差方法的TOA研究,给出了基于DFT波束形成的BDI处理的流程,推导了DFT波束形成的子阵相位差式,并就这两种算法做了比较:对于边缘波束采用相位差方法比BDI方法效果要好。4.提出了基于插值算法的虚拟阵元FIM波束形成的方法,不仅有效地增加了阵元数目,而且解决了等距稀疏阵列因阵元间距大于半波长而引起的信号角度模糊问题,同时采用FIM波束形成技术提高了指向性性能和抑制相关干扰噪声性能,通过对仿真数据和实测数据处理证实了该方法的有效性。5.分析了基于DFT波束形成的BDI技术信号处理的各个重要环节的运算量,对重要环节编写了程序并给出了在TigerSHARC TS101S DSP上的运算时间。