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在成像声纳系统中，波束形成器是整个系统的关键组成部分，其精度和设计的优劣将直接影响到最终生成的图像质量。存体积有限的便携式声纳系统中，受设备尺寸和功耗的严格限制，常规的波束形成算法已经难以满足要求。本文主要研究可减少运算量的多种快速波束形成算法及其应用。论文的主要工作如下：
开展了频域波束形成的研究。针对高频窄带信号，提出了基于正交解调的频域波束形成方法，有效地解决了高运算量问题。利用频域波束形成解决了线阵阵元缺失时的波束形成问题。分析了不等间距傅立叶变换(NUFFT)，并用其实现不等间距阵的频域波束形成。
提出了分级聚焦波束形成方法。将基阵划分成各级子阵分级进行处理，对较短的子阵进行远场处理，然后再对各个子阵的波束输出进行近场聚焦补偿，逐级合并子阵，并逐级进行波束插值。跟常规波束形成相比，该方法大大减小了波束形成所需的计算量和存储量，尤其适合多焦点聚焦场合。
研究了基于随机共振(SR)的快速波束形成。分析了阵列随机共振系统(ASR)，并将阵列随机共振的思想应用于分级聚焦波束形成。通过采用二值量化器阵列处理实现了寻址代替计算的快速波束形成，进而快速成像。该方法还可以应用于非高斯噪声中的声成像问题，在背景噪声概率密度函数非确知的情况下可提高信噪比。