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合成孔径声纳系统是对水下地形地貌、物体目标成像的关键设备。低频合成孔径声纳利用低频声波的穿透性，可以对掩埋目标、沉积层结构进行成像。最近十几年随着人类对海洋资源的不断开发和利用显示了低频合成孔径声纳广阔的军用、民用、商用前景，该技术也被越来越多地进行研究。但是由于低频波穿透成像的特点，使得低频合成孔径声纳成像受到声线弯曲、信号多径和临界掠射角的影响。所以对低频成像特性进行研究从而构建模型与修正成像算法，成为低频合成孔径声纳信号处理技术的前沿热点研究课题之一。 本文对低频合成孔径声纳成像技术分别进行了理论、仿真与试验研究，主要的研究内容如下: 1.研究了低频合成孔径声纳成像中的影响因素，包括传播损失、后向散射特性、多径效应与临界掠射角等。 2.利用本征声线法跟踪声线在水下的弯曲情况，并在此基础上通过仿真研究了不同沉积层底质与不同掠射角下声线的走向问题。 3.利用平均声速法进行了声速补偿。理论仿真与实际数据分析表明，声速补偿后的成像算法能够得到更加精确的成像结果。 4.研究了下视掩埋三维成像算法，对点目标与面目标进行了成像仿真。研究了沉积层底质与掩埋深度对成像结果深度误差的影响，并通过时域逐点算法与声速补偿算法的结果比较，验证了声速补偿算法能够有效的减少误差。