几类单波束和多波束声呐的区别_几种单类型声纳

    很多人关于单波束、多波束、成像声呐、侧扫声呐、前视声呐等这些声呐不能准确的进行区分，经常被搞得晕头转向。笔者基于自己的理解对这几类声呐进行了一次梳理，如有不对的地方可以在评论区进行指正。

     所谓的波束可以想象成手电筒打的光束，波束的区域范围是按照能量的主要集中区域划分的，对于声呐来说波束的区域范围表示了接收或者发射声波的主要能量集中区域（通常达到了总能量的90%以上）。而单波束指的是接收或者发射只有一个基元，因此每"Ping"输出的数据就只有一组时间/强度值序列。而多波束指的是接收或者发射有多个基元，每"Ping"输出的数据有多组时间/强度序列，它们构成了一个矩阵，或者是一张2D的声呐图像。

     实际上所有的探测类的声呐都可以分成两大类，即单波束和多波束。比如单波束测深声呐，机械扫描式声呐、侧扫声呐等这些都是属于单波束声呐，并且它们都是收发合置的（即发射和接收的基元共有）。而多波束测深声呐、成像声呐（也叫前视声呐）这是都是属于多波束声呐，且它们都是收发分置的（即发射和接收基元分开）。

1. 单波束声呐

1.1 单波束测深声呐与机械扫描式声呐

     单波束测深声呐的波束形状为一个圆锥面，如图1所示，对于测深的功能，要求波束的空间角比较窄（一般在10°以内），这样有利于深度的准确测量。而对于机械旋转式的声呐，就是多了一个机械旋转装置，从而让单个波束可以在水平面内360°旋转的扫描，其输出的界面类似于雷达界面，由于是用来成像的，所有一半它的波束空间角比较宽（一半20°~60°的都有）。

 图1 单波束测深声呐的波束形状

 1.2 侧扫声呐

    侧扫声呐的波束形状是一个扇形，一般需要借助平台的运动来进行在航迹向的成像，安装于平台的左右两侧，如图2所示，展示了侧扫声呐一侧的波束扇面，可以看到其在航迹向方向的宽度很窄一般在1°以下，从而保证了很高的航迹分辨力，而在垂直于航迹向方向的宽度很宽一般大于120°，从而保证成像的有效宽度足够宽。

 

 图2 侧扫声呐波束形状图

2. 多波束声呐

2.1 成像声呐

    成像声呐的是收发分置形式的，因此发射和接收波束形式都不一样，如图3所示，红色的为接收波束，由多个在水平方向很窄的（一般1°以下），保证在水平方向上有很高的分辨力，垂直方向很宽的波束构成（一般120°以上），保证能够接收足够宽的接收范围。一般数量为128、256、512、1024等的。蓝色的为发射波束，为一个水平（一般120°以上）和垂直方向较宽（一般10°~30°的范围）的波束构成。它们的重叠区域就是成像声呐的成像区域。

 图3 成像声呐波束扇面图

 2.2 多波束测深声呐

    多波束测深声呐也是收发分置的，因此发射和接收波束是不一样的，如图4所示，红色的为接收阵的水平波束，与成像声呐的一样。不一样的是发射波束，如图中的蓝色扇面，为一个水平方向较宽（一般120°以上）和垂直方向较窄（一般2°以内的范围）的波束构成。它们的重叠区域就是测深的区域，该区域又被称为脚印，对于每个波束来说其接收声波的区域非常集中，区域的面积为2°x1°，甚至更小，有利于测深的精度更高。

 

 图4 多波束测深声呐波束扇面示意图

好啦，以上就是各类声呐的区别。