针对远洋渔业捕捞作业过程中对于高效, 高精度探测扫海的需求, 该研究结合全方位数字宽带多波束技术具有 长距离, 高分辨率目标探测的特点, 采用宽带技术和多波束技术抑制界面混响, 体积混响的干扰, 及提升探测目标分辨 率, 提出一种基于可编程门阵列 ( field programmable gate array, FPGA) 的分布式信号处理系统架构, 实现多个扇区独立 探测扫海, 通过水声学理论仿真分析方法, 确定影响系统性能的换能器阵尺寸, 最大探测距离和最优工作频点 3 个主要 参数之间的相互制约关系, 并结合国内典型渔船现状确定渔用声呐关键参数, 优选探测信号频段为 20~30 kHz。进一步 分析噪声, 界面混响, 体积混响对探测性能的影响, 采用基于 FPGA 的“并行+串行”宽带波束成形实现算法方案, 使 运算过程中片上存储资源使用量降低 90%;采用 Delta-Sigma 调制技术提升发射信号信噪比, 将 20~30 kHz 内的噪声调 整到 50 kHz 以上频段;提出基于两点递推插值一步预测的波束稳定改进算法, 实现在渔船大幅度摇摆下实时波束稳定 误差小于 1.6°(−0.8°~+0.8°)。研制渔用声呐圆柱型换能器阵, 高集成度接收机和发射机, 256 通道多通道信号处理机 等核心部件, 并进行系统集成, 最终系统实现 256 个独立的接收和发射通道, 支持 20~30 kHz 频段信号, 具备水平 360°全方位及垂直近 70°的扫描探测能力。选择远洋围网渔船进行海上试验, 结果表明:系统性能稳定, 环境目标探测 结果清晰连续, 对目标强度为 0 dB 鱼群的探测距离达到 1 550 m 以上。所研制的全方位数字宽带多波束声呐关键指标满 足海洋渔业捕捞场景需要, 可大幅度提升渔业捕捞探测性能, 为下一步大规模自主量产奠定基础。 [ABSTRACT FROM AUTHOR]