浅地层剖面探测技术是一种基于水声学原理的走航式海底浅部地层结构探测方法,利用声波在海水和海底沉积物中的传播特性对海底沉积物结构进行连续探测,从而获得直观的海底结构剖面图,已被广泛应用于海底探测各领域中。如今,科研人员对海底沉积层的研究更加深入,不再仅以海底结构探测为单一目的,而正逐步扩展到沉积层声学参数的获取与应用领域。与传统取样及原位测量等技术相比,基于浅地层剖面探测的海底声学参数估计技术具有获取样本数量大、探测效率高等特点,但这一技术尚处于研究阶段,要达到广泛应用还需进一步开展大量的研究工作。通过对高分辨率浅剖数据的优化处理,更加准确、快捷得获取浅地层的海量声学特征数据,最终用于支撑海底底质及目标物的分类、识别等具有重要意义。本文针对高分辨Chirp浅剖声呐数据开展高信噪比数据处理及海底关键声学参数获取技术研究。首先,研究基于分数阶傅里叶变换的浅剖信号处理算法,在变换域获得优于传统处理方法的优质沉积层冲激响应信号,经过计算机仿真和实测数据处理得出,利用分数阶傅里叶变换技术处理Chirp浅剖信号具有更好处理性能的结论;其次,提出一种联合多波束浅剖探测及遗传算法的浅地层声速和层厚估计算法,以射线声学理论为基础,建立了一种基于多波束浅剖探测的多角度入射声线层间声速求解模型,实现了海底分层介质中声速和层厚的同时估计,解决了传统单波束浅剖探测无法去除声速与层厚信息耦合的问题,计算机仿真验证了方法的有效性;最后,基于分数阶傅里叶变换处理获得的高信噪比海底沉积层冲激响应信号,提取沉积层的层间声波传播时延和各层的声波反射强度,利用弛豫时间法解算出了海底沉积层层间声衰减系数,并基于声波的层间透射和反射理论,实现了沉积层声阻抗信息的获取,形成了海底沉积层声学参数获取的总体流程。论文研究为基于Chirp浅剖探测的海底声学参数获取提供了一种技术途径。