宽带分裂波束探鱼仪是进行渔业资源现状合理评估、海洋牧场监测、大型网箱鱼类养殖监测和鱼类行为等研究的重要工具,也是“透明海洋”工程构建立体观测系统中以海面渔业船舶为载体进行海洋观测必不可少的仪器设备。本文研究内容是以青岛海洋科学与技术国家实验室主任基金项目为基础,开展宽带分裂波束探鱼仪关键技术研究及试验验证,结合国内外科学探鱼仪研究现状和发展趋势,针对海洋渔业资源高效、精准探测需要,提出了宽带分裂波束探鱼仪探测性能预报模型,并进行不同背景下的MATLAB软件仿真分析;开展互相关求时延、分裂波束空间定位原理技术研究;结合海洋渔业探测目标特点,研究宽带信号及脉冲压缩技术在距离分辨率、单体鱼目标识别等应用,提出了宽带系统下单体鱼目标识别准则;搭建了声学试验测试平台,开展水池试验,验证论文研究算法的性能,为后期宽带分裂波束探鱼仪的研制打下基础。本论文研究主要内容有以下方面:(1)为了预期掌握不同参数对宽带分裂波束探鱼仪探测性能的影响,对其基本原理进行了详细的叙述并给出了系统架构图。在此基础上,根据探测方式和主动声呐方程,明确了声源级、传播损失、环境噪声、体积混响、检测域、指向性等关键参数表达式,给出了噪声背景下、体积混响背景下、噪声背景下与体积混响背景下有效作用距离预报模型。然后进行了不同背景下探测性能的仿真和分析,比较了窄带系统和宽带系统抗混响的能力,得出了不同海况下频率对不同目标强度鱼探测性能的影响,宽带系统具有抗混响能力,实际使用环境中不同参数对探测性能的影响,为远距离、高分辨率宽带分裂波束探鱼仪的研制提供了改进方向。(2)研究了分裂波束技术和宽带信号在渔业领域的应用。根据探鱼仪的工作方式和超短基线定位技术给出了目标鱼空间位置求解式,介绍了互相关法求时延估计并进行MATLAB软件仿真分析;分析了线性调频信号的模糊函数特性、脉冲压缩技术在单体鱼目标识别中的应用,给出了MATLAB软件仿真结果图并进行了分析;提出了宽带系统下单体鱼目标识别准则。(3)根据课题需求经过前期调研,给出了声学试验平台所需仪器的详细参数,在渔业机械仪器研究所消声水池搭建了声学试验平台。将本文所提算法应用到此平台上,实现了互相关时延估计,脉冲压缩距离分辨率试验,使用2个直径为36mm合金球沿声轴方向吊放并不断靠近,观察未压缩和脉冲压缩后的目标分辨效果,得出了实际试验结果与理论分析MATLAB仿真结果一致;提出宽带系统下单体鱼目标幅度筛选准则、单体目标重叠回波识别准则,并在试验平台上验证。