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今天 ， 我们星球的很大一部分是已知的 ， 并且被绘制得很好 。 空间和机载系统中使用的合成孔径技术极大地帮助了我们来获取这些信息 。 尽管如此 ， 由于我们的星球大部分都被水覆盖 ， 所以关于这部分的知识细节水平与陆地部分的知识水平仍然相去甚远 。 合成孔径是一种通过对连续位移回波数据进行相干处理来实现高分辨率的技术 。 它不是使用一个静态的大型传感器阵列 ， 而是使用传感器的沿轨道位移来合成一个大型虚拟阵列 。
如此获得的分辨率与传感器尺寸相同 ， 最重要的是 ， 它与传感器和目标之间的距离无关 。 虽然现代高频实孔径声纳系统的波束宽度可能低于一度 ， 但这意味着在25m范围内的分辨率为半米 。 使用相同换能器的合成孔径系统可以在整个范围内获得约5cm的分辨率 。 此外 ， 用于合成孔径的换能器可以简单得多 ， 因此便宜得多 。 因为不需要有一个小的实际孔径 ， 所采用的频率可以相当低 ， 由于较低频率在水中的更好传播 ， 这可以实现更远的距离 。
这种潜在的分辨率提高是以图像形成中的算法复杂性为代价的 。 声纳还必须描述与已知速度和路径的偏差具有严格公差的运动 。 此外 ， 平台最大速度是脉冲重复率和传感器尺寸的函数 。 此限制与图像的分辨率有关 ， 如果不遵守 ， 可能会产生不好的影响 。 合成孔径声纳最常用的平台是拖鱼 。 良好的设计可实现平稳运动 ， 但无法使用卫星导航技术会导致集成高级惯性导航单元和从声纳阵列本身提取的数据的昂贵解决方案 。
这仅适用于具有大量以标称或高于标称脉冲重复频率运行的元件的阵列 。 声纳还可以安装在船体上 ， 提供高精度定位导航 ， 该导航可以与来自中等成本惯性系统的数据集成 ， 以进一步完善导航解决方案 。 然而 ， 船舶很少易于操纵 ， 并且声纳系统本身具有相当大的操作和维护成本 。 自主船作为这些问题的有趣解决方案而出现 。 它可以单独使用 ， 也可以在船的支持下使用 。
它可以有效地使用定位系统和惯性导航装置 。 而且 ， 它的路径和速度可以很容易地控制 ， 以获得更好的运动稳定性 。 运维成本低 ， 可用性非常高 。 它既可用于零星任务 ， 也可用于港口的定期安全检查、河流通航性评估、基础设施检查等 。 声纳的位置必须知道1/8波长才能正确形成合成图像 。 传统的合成孔径成像技术假设声纳运动有一条直线路径 ， 并将与这条直线路径的偏差视为运动误差 。
【算法|全局自动对焦算法不是在数据中使用冗余，而是对图像形成过程进行参数化】一种较新的方法使用不依赖于声纳遵循任何特定路径的假设的时域方法 。 取而代之的是 ， 在每个声纳采样位置使用导航系统获得的信息来形成虚拟阵列 。 这里 ， 只有位置不确定性被认为是错误 。 高频系统需要厘米级以下的导航精度 。 当今的导航系统无法达到这种精度水平 。 因此 ， 图像形成从可用的导航解决方案开始 ， 然后全局自动对焦算法细化图像形成参数以减轻不可用的必要导航精度 。 全局自动对焦算法不是在数据中使用冗余 ， 而是对包含导航错误和介质波动的图像形成过程进行参数化 。 由于由此产生的大量参数 ， 因此需要一个有效的合成孔径图像聚焦过程 。
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