合成孔径声纳技术研究

发布时间：2017-03-18 15:08

  本文关键词：合成孔径声纳技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 合成阵列声纳包括合成孔径声纳(SAS)与逆合成孔径声纳(ISAS)。它是一种新型的水下成像声纳，是水声高技术的重要研究方向之一，有着广阔的应用前景。合成孔径技术相对于常规声纳技术的突出优势在于，它只利用小孔径的物理声阵，就可以得到与径向距离和频率都无关的高方位分辨率。 本文首先详细介绍了合成孔径技术的基本原理，研究了合成孔径声纳的系统构成和参数选取方法，分析了合成孔径声纳的方位分辨率和距离分辨率，给出了其方位分辨率优于常规声纳的原因。然后给出了时频分布的定义并且讨论了它的性质，这是我们利用它进行信号处理的理论依据。在建立了机动目标回波模型的基础上，我们研究了基于RT-XWVD变换的信号检测和参数估计方法。对于存在多个机动目标且信号强度相差较大的情况，，我们采用逐次消去的算法，较好地解决了弱信号被强信号交叉项掩盖的问题。 论文接着详细的讨论了机动目标的逆合成孔径声纳成像的原理。由于运动目标的非合作，回波为非平稳的信号，因此我们采用了CWD对回波进行分析，即距离-瞬时多普勒成像算法。针对实际回波信号在时间和能量上是有限的这一特点，我们对CWD进行了改进，提出了加权的CWO(WCWD)算法，克服了CWD分析中时频分量分布不均的问题。最后讨论了算法的复杂度和算法适用的前提条件。 文中还对涉及的算法给出了大量的仿真和详细的分析，为实际应用提供了依据。该研究结果可用于军事、海洋开发、民用等多种领域。
【关键词】：声纳 合成孔径 机动目标 参数估计 WVD XWVD CWD 成像算法
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U666.7
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 第一章 引言8-14
• 1.1 国内外合成孔径声纳的发展概况8-11
• 1.1.1 SAS发展历程的简要回顾8-11
• 1.2 SAS关键技术与问题的研究现状11-13
• 1.3 主要研究内容13-14
• 第二章 合成孔径声纳的基本概念与原理14-26
• 2.1 合成孔径声纳工作原理14-19
• 2.1.1 距离分辨率15-16
• 2.1.2 方位分辨率16-19
• 2.2 逆合成孔径声纳成像原理19-21
• 2.3 合成孔径声纳系统构成和参数选取21-24
• 2.3.1 合成孔径声纳的构成21-22
• 2.3.2 合成孔径声纳系统参数选取22-24
• 2.4 合成孔径成像技术在鱼雷自导中应用的可行性24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 时频分析概述26-36
• 3.1 信号时间、频率描述26
• 3.2 信号的时-频联合描述26-31
• 3.2.1 Wigner-Ville分布27-28
• 3.2.2 Wigner分布的性质28-31
• 3.3 Wigner分布与模糊函数31-32
• 3.4 时频分布的一般表示32-33
• 3.5 时频分布的工程表示33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 运动目标检测和参数估计36-54
• 4.1 SAS运动目标回波模型36-39
• 4.2 目标运动参数对图像质量的影响39-41
• 4.3 基于时频分析的运动目标检测和参数估计算法41-46
• 4.3.1 最佳检测41-42
• 4.3.2 基于时频分析瞬时频率估计42-44
• 4.3.3 Radon变换44-46
• 4.4 基于RT-XWVD的运动目标参数估计46-49
• 4.4.1 单目标情况47
• 4.4.2 多目标情况47-49
• 4.5 仿真实验结果49-53
• 4.5.1 单目标情况仿真实验49-51
• 4.5.2 多目标情况仿真实验51-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第五章 逆合成孔径声纳成像算法与仿真54-67
• 5.1 机动目标的逆合成孔径成像模型54-56
• 5.2 距离-瞬时多普勒成像算法与仿真56-63
• 5.2.1 数据格式56
• 5.2.2 逆合成孔径声纳信号回波56-57
• 5.2.3 脉冲压缩57-59
• 5.2.4 散射点子回波的时频分布和瞬时多普勒谱59-60
• 5.2.5 CWD的定义与改进60-63
• 5.3 基于WCWD的逆合成孔径声纳成像算法63
• 5.4 数字仿真结果与分析63-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 结论67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-75

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 牟健;贺惠忠;姜峰;;SHADOWS合成孔径声纳系统及性能测试[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2011年Z2期

2 赵闪;孙长瑜;陈新华;于倍;;主动合成孔径声纳几种算法比较[J];现代电子技术;2012年17期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 高建;水下SAS数据建模及干涉测量关键技术研究[D];武汉大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 程昊椺;一种基于超分辨率图像重建的合成孔径声纳成像方法[D];华南理工大学;2011年

2 陈文剑;超临界角入射界面下球体的声散射[D];哈尔滨工程大学;2008年

3 魏建新;被动合成孔径声纳辐射噪声测量方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

4 王洪彦;合成孔径侧扫测深系统有关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 宋坤坡;水声三维数据场的可视化技术研究[D];浙江大学;2010年

  本文关键词：合成孔径声纳技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：254631