海底资源勘测调查、底质分类以及海底沉积层成因与演化进程等研究离不开海底地形、地貌以及浅地层剖面等特性信息的有效获取。受声学探测技术的限制,不同海底特性信息需要对应的多个声学设备异步测量得到。海洋环境的时变、空变复杂性使得不同仪器异步测量获得的海底特性数据融合起来相当困难甚至无法融合,这严重影响了基于海底特性信息的科学研究与应用的发展。本文以参量阵为基础,围绕地形、地貌以及浅地层剖面等海底特性的一体化声学探测技术开展研究,其核心思想是:基于一套共享的创新设计制作的组合声学基阵、专门的电子系统以及有针对性的海底特征信号处理方法,实现海底地形、地貌以及浅地层剖面等特性信息的同步、共点声学探测。通过对参量阵相控浅剖探测声场特性、一体化探测收发阵设计以及海底特性信息的一体化获取等三个方面开展海底特性一体化声学探测关键技术研究,为海底特性一体化声学探测系统研制及应用提供理论和技术支撑。针对海底一体化探测中参量阵相控浅剖探测时存在的声源相控发射影响参量阵声场中的差频声转化率以及参量声束倾斜入射海底问题开展研究。首先,推导了笛卡尔坐标系下描述非线性声传播的Khokhlov–Zabolotskaya–Kuznetsov（KZK）方程,基于算子分裂求解思想构建其时域有限差分计算模型;其次,引入等效参量声源概念,将相控参量阵声场等效为符合一定倾斜边界条件下的虚拟参量阵自然指向性声场。解决了现有有限差分计算模型因声波传播方向不一致而难以直接对整个相控参量阵声场进行计算的问题;再次,建立了倾斜入射参量声场计算模型,推导了参量声束入射到新介质后声场计算模型中的计算参数需经过重新确定的变换公式;最后,以SES2000标准型参量浅剖仪为参量阵声源开展数值计算与水池试验研究,验证所提出相控参量阵声场模型以及倾斜入射参量声场模型的正确性。海底特性探测一体化收发阵是海底特性一体化探测技术得以实现的关键。基于参量阵发射平台,提出双通道宽覆盖相控发射方法,使得参量阵在作为辐射相控浅剖探测声源的同时具备辐射宽覆盖的多波束声源的能力。在此基础上,提出由参量阵、原频接收线阵和二维矢量水听器组成的一体化探测组合基阵。其中,参量阵作为多波束声源和参量浅剖声源发射阵,对应的海底地形地貌回波信号以及浅地层回波信号分别由原频接收线阵和二维矢量水听器接收采集。基于当前主流多波束声呐和参量浅剖仪技术参数,结合相控参量阵声场特性研究成果提出海底地形、地貌以及浅地层剖面一体化探测声呐技术参数。并对整个一体化收发阵完成设计参数概算,并将外协加工得到的声呐基阵通过水池实验以测试其声源性能。针对采集得到的多种海底散射回波信号进行海底特性信息一体化信息获取研究。对于多波束回波信号,采用多波束多子阵相干算法实现对回波信号到达方向DOA（Direction of Arrival）、到达时间TOA（Time of Arrival）以及对应的回波强度估计。综合分析各种影响多波束回波声信号强度因素,对海底回波信号强度进行修正得到可以准确反应海底地貌的反向散射强度数据。针对相控浅剖探测时倾斜探测方向回波信号较垂直方向更弱的问题,采用二维矢量水听器空域滤波技术实现对目标方向回波信号的一致性接收,尽可能的提高回波信号信噪比,并通过对回波信号进行路径修正得到准确的浅地层剖面深度信息。为获得沉积层声速信息,提出一种倾斜海底下多角度后向散射声传播模型,并依据回波信号的时延信息估计第一层沉积层声速。最后,构建一套一体化声学探测原理声呐验证系统,实现对海底特性一体化声学探测技术的原理验证。针对探测过程中多波束声源和浅剖声源可能出现的相互干扰的问题,设计一体化探测控制流程时序,在时域上分离以上两种探测信号。通过海上试验,对声呐系统的海底地形地貌与浅地层剖面一体化探测功能进行测试,验证本文提出的一体化声学探测技术的可行性和有效性。