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今天 ， 我們星球的很大一部分是已知的 ， 并且被繪制得很好 。 空間和機載系統中使用的合成孔徑技術極大地幫助了我們來獲取這些信息 。 盡管如此 ， 由于我們的星球大部分都被水覆蓋 ， 所以關于這部分的知識細節水平與陸地部分的知識水平仍然相去甚遠 。 合成孔徑是一種通過對連續位移回波數據進行相干處理來實現高分辨率的技術 。 它不是使用一個靜態的大型傳感器陣列 ， 而是使用傳感器的沿軌道位移來合成一個大型虛擬陣列 。
如此獲得的分辨率與傳感器尺寸相同 ， 最重要的是 ， 它與傳感器和目標之間的距離無關 。 雖然現代高頻實孔徑聲納系統的波束寬度可能低于一度 ， 但這意味著在25m范圍內的分辨率為半米 。 使用相同換能器的合成孔徑系統可以在整個范圍內獲得約5cm的分辨率 。 此外 ， 用于合成孔徑的換能器可以簡單得多 ， 因此便宜得多 。 因為不需要有一個小的實際孔徑 ， 所采用的頻率可以相當低 ， 由于較低頻率在水中的更好傳播 ， 這可以實現更遠的距離 。
這種潛在的分辨率提高是以圖像形成中的算法復雜性為代價的 。 聲納還必須描述與已知速度和路徑的偏差具有嚴格公差的運動 。 此外 ， 平臺最大速度是脈沖重復率和傳感器尺寸的函數 。 此限制與圖像的分辨率有關 ， 如果不遵守 ， 可能會產生不好的影響 。 合成孔徑聲納最常用的平臺是拖魚 。 良好的設計可實現平穩運動 ， 但無法使用衛星導航技術會導致集成高級慣性導航單元和從聲納陣列本身提取的數據的昂貴解決方案 。
這僅適用于具有大量以標稱或高于標稱脈沖重復頻率運行的元件的陣列 。 聲納還可以安裝在船體上 ， 提供高精度定位導航 ， 該導航可以與來自中等成本慣性系統的數據集成 ， 以進一步完善導航解決方案 。 然而 ， 船舶很少易于操縱 ， 并且聲納系統本身具有相當大的操作和維護成本 。 自主船作為這些問題的有趣解決方案而出現 。 它可以單獨使用 ， 也可以在船的支持下使用 。
它可以有效地使用定位系統和慣性導航裝置 。 而且 ， 它的路徑和速度可以很容易地控制 ， 以獲得更好的運動穩定性 。 運維成本低 ， 可用性非常高 。 它既可用于零星任務 ， 也可用于港口的定期安全檢查、河流通航性評估、基礎設施檢查等 。 聲納的位置必須知道1/8波長才能正確形成合成圖像 。 傳統的合成孔徑成像技術假設聲納運動有一條直線路徑 ， 并將與這條直線路徑的偏差視為運動誤差 。
【算法|全局自動對焦算法不是在數據中使用冗余，而是對圖像形成過程進行參數化】一種較新的方法使用不依賴于聲納遵循任何特定路徑的假設的時域方法 。 取而代之的是 ， 在每個聲納采樣位置使用導航系統獲得的信息來形成虛擬陣列 。 這里 ， 只有位置不確定性被認為是錯誤 。 高頻系統需要厘米級以下的導航精度 。 當今的導航系統無法達到這種精度水平 。 因此 ， 圖像形成從可用的導航解決方案開始 ， 然后全局自動對焦算法細化圖像形成參數以減輕不可用的必要導航精度 。 全局自動對焦算法不是在數據中使用冗余 ， 而是對包含導航錯誤和介質波動的圖像形成過程進行參數化 。 由于由此產生的大量參數 ， 因此需要一個有效的合成孔徑圖像聚焦過程 。
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