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合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,SAS)是一种高分辨率成像声呐,其基本原理是利用小孔径基阵的匀速运动来获得方位向上的虚拟大孔径,从而得到方位向的高分辨率。无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)是一种能够进行自主航行和智能作业的水下平台,不仅运行稳定,且自身携带传感器装置,运动补偿方便,是合成孔径声呐样机的理想载体。因此,基于UUV的合成孔径声呐在民用和军用领域都有广阔的应用前景,是合成孔径声呐领域的研究热点之一。本文依托企事业合作项目,研究基于UUV的SAS系统信号处理技术,包括运动补偿、成像算法、信号处理系统实现等方面的内容。UUV在三维载体坐标系上的自由度误差对SAS成像质量的影响很大,运动补偿技术是消除或降低运动误差最直接有效的方式。本文在运动补偿方面的研究主要包括两方面:(1)对于UUV载体自带的惯性测量系统回传的位置信息,提出一种基于延时表的SAS运动补偿方法,避免因航迹多变需反复更新延时表带来的庞大运算量。(2)分析了“停-走-停”假设和“等效相位中心”近似带来的相位误差,提出一种精确的多接收阵SAS补偿方法,并通过仿真实验、水池实验和湖试实验的成像结果验证了方法的有效性。在成像算法方面,本文针对常规时域算法运算量过于庞大的缺点,提出一种改进的成像方法,改进后的运算量得到大幅度降低。同时,分析了方位向速度扰动对SAS成像质量的影响,提出一种简单高效的速度平滑处理方法,减少惯性测量系统测量值误差所引起的SAS图像质量损失。在信号处理系统实现方面,本文设计了一种多线程并行处理结构,将整个信号处理流程划分为5个线程并行处理,必要时可以开启GPU(图像处理单元)加速运算。对于多批次的数据处理,采用流水线模式,实现了高效高分辨率成像系统。经水池实验验证,本系统工作稳定,运动补偿效果明显,成像分辨率可达5cm×2cm,最大无模糊探测距离可达180m。