Page 125 - 《应用声学）》2023年第5期

第 42 卷 第 5 期 符晓磊等： Burst 模式在多波束声呐高帧率测深方法中的应用 1017

度序列，虚线框出的海底信号部分约为整体回波 地形变化不大，在预知前一帧信息的情况下，可以通
(0 ∼ 100 m) 部分的 10%，与上述推导结果相符。 过前一帧的深度信息以及各角度波束持续时间，对
图 3 为构造的多帧回波信号处理结果，由 5 个单帧 当前帧的海底回波范围进行预估，在图 3(a) 中用白
信号延时叠加构成，发射间隔满足大于最大回波 线标出预估的海底回波范围，可以看到与当前帧的
持续时间。图 3(a) 为多帧信号的波束能量分布，可 海底回波部分相符，通过该范围即可提取出当前帧
以看到这 5 帧信号在时间角度域不重叠，图 3(b) 中 的海底信号，再按照单帧回波的处理算法如幅度-相
60 对应的幅度序列也验证了该点。由于相邻帧的 位联合法、相干法 [12−13] 获取其深度信息。
◦
-60 1.0
0.9
-40
0.8
-20 0.7
0.6
ᝈए/(°) 0 ॆʷӑηՂࣨए 0.5

20 0.4
0.3
0.2
40
0.1
60 0
20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
ᡰሏ/m ᡰሏ/m
(a) ฉౌᑟ᧚Ѭ࣋ (b) ฉౌᝈ60°ࠫऄᄊࣨएऀѵ

图 2 单帧回波
Fig. 2 Single frame echo

-60 1.0
0.9
ᄱ᥶ࣝ
-40
ᬫ᥋஍ऄˁ 0.8
ฉౌ᧘ԯ 0.7
-20 0.6
ᝈए/(°) 0 ॆʷӑηՂࣨए 0.5
20 0.4
0.3
0.2
40
0.1
60 0
20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
ᡰሏ/m ᡰሏ/m
(a) ฉౌᑟ᧚Ѭ࣋ (b) ฉౌᝈ60°ࠫऄᄊࣨएऀѵ

图 3 多帧回波
Fig. 3 Multi-frame echo

若按上述间隔连续地发射信号，理想情况下测 此在 Burst 模式中仅利用第一帧海底信号开始时刻
深帧率可以提高 10倍左右，但是连续发射将存在一 和海底多次反射干扰中间的无干扰区域，如图 4 所
定问题。从图 2(a)、图 3(a) 中可以看到，海底信号 示。Burst 模式首先通过一帧常规的信号来获知海
的 2 倍深度处存在强度相对较弱的干扰，为海底多 底的深度信息，以确定最大波束持续时间，之后以该
次反射的干扰，这类干扰在常规多波束测深系统中 间隔发射多帧信号占满图中的无干扰区域，等待多
可以通过设置距离跟踪门直接剔除，但在上述系统 帧信号均完成接收后再发下一组多帧信号。该方法
中，若一致连续发射，后续的信号将与海底多次反射 不仅可以避免后续的帧信号受到海底多次反射的
的干扰在时间角度域重叠，大大降低测深质量。因 干扰，还可以避免发射与接收部分隔离度不佳带来