当今,浅地层剖面仪是普遍应用于海底沉积层探测的水声学设备。随着浅地层探测系统性能的不断提高和新领域的应用,多波束浅地层探测尤其是参量多波束浅地层探测将成为海底底质探测技术发展的趋势。但接收基阵孔径过大是此项技术发展的一大障碍。本文将FRFT技术引入参量多波束浅地层探测中,降低对接收基阵孔径的要求,消除回波信号间的混叠,同时对浅地层探测技术进行初步研究。线性调频信号在不同分数阶傅立叶域呈现不同的聚集性。由于FRFT技术对多分量Chirp信号具有优越的处理性能,针对抗回波信号混叠的技术要求,本文研究了FRFT技术的原理与应用,并对多波束浅地层探测系统信源信号编码进行了研究。阐明了应对信号预包络作FRFT,并推出了Chirp信号在分数阶傅立叶域分布位置的理论公式。根据此理论公式研究得出信源信号编码的依据,最终实现FRFT用于信源信号编码和抗回波信号混叠的目的,给出了各过程的计算机仿真。应用匹配滤波与AR预测滤波联合处理的方法计算较小间距沉积层的冲激响应,提高了受信号有限带宽限制的探测分辨力。采用加权最小二乘拟合方法进一步对重叠回波信号处沉积层冲激响应的位置和幅度进行估计,进一步提高分辨力的同时估计得到更高分辨率的沉积层声阻抗剖面。由于高频声衰减严重影响了沉积层冲激响应的反演,估计过程考虑了声衰减的影响,从而得到更合理的声阻抗估计。详细仿真了预测滤波和加权最小二乘拟合过程,并给出了估计误差。