高分辨率合成孔径声纳成像关键技术研究
发布时间：2021-06-16 14:22
在水下目标探测中,对声纳的成像分辨率要求越来越高。要获得较高的成像分辨率,可以采取提高声纳工作频率和加大基阵尺寸的方法,但提高工作频率会降低探测距离,加大基阵尺寸又受声纳载体（如AUV、拖曳体）空间的限制。合成孔径声纳（Synthetic Aperture Sonar,SAS）利用小尺寸基阵的移动,在不同位置接收目标回波信号并进行相干处理,合成得到等效的虚拟长孔径,从而获得方位向的高分辨率。合成孔径技术使低频小孔径基阵声纳获得高分辨率水声成像成为了现实。合成孔径成像算法是SAS系统的核心。SAS成像算法可根据信号处理域的不同分为时域成像算法和频域成像算法。时域算法中常见的延时相加算法（Time Delay and Sum,TDS）可以在时域内对任意运动航迹的SAS数据进行合成处理。频域算法中较常见的有RD算法、CS算法和?K算法,为了提高算法运算效率,这些算法普遍采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）。为了在SAS成像中同时获得高方位向分辨率和高测绘速率,在实用的SAS系统中普遍采用了多子阵技术。同时,在实际的工程应用中,由于风浪及船舶操纵等原因会造...
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
合成孔径声纳图像
图 2-10 SAS 成像空间几何关系（a）正视图（b）侧视图如图 2-10 所示，SAS 成像各要素的参数如下：XOY 平面为成像区域平面，声纳像平面高为H ，声纳运动速度为V ，P(x, y, z)点为声纳基阵的位置，T( , , )T T Tx y z 点像目标的位置，sasL 表示 SAS 的合成孔径长度， 为声纳基阵半功率点波束角，
图 2-10（a）所示。从时域来看，声纳发射和接收的信号都可以看作是时间序列。图 2-11 SAS 合成孔径期间发射和接收信号图 2-11 表示 SAS 在合成孔径期间发射和接收信号之间的时序关系。在发射信号序列中，rT 表示 LFM 信号持续时间。在接收信号序列中， 02 ;miR t RC ，表示当声纳发射第i个脉冲序列时，目标回波相对于发射信号的延时。接收信号序列中的阴影部分表示声纳接收机采样波门。通常情况下，采样波门的宽度要大于测绘带内所有成像目标的回波宽度[65]。发射信号可以表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽波束多子阵合成孔径声呐非线性CS算法[J]. 范乃强,王英民. 西北工业大学学报. 2017(03)
[2]基于二次距离压缩的合成孔径声呐改进距离-多普勒算法[J]. 范乃强,王英民,陶林伟. 西北工业大学学报. 2016(02)
[3]一种适用于大测绘带合成孔径声呐的运动补偿方法[J]. 张鹏飞,江泽林,刘维,刘纪元,张春华. 声学学报. 2015(02)
[4]合成孔径声纳成像改进距离-多普勒算法研究[J]. 范乃强,王英民. 计算机仿真. 2014(10)
[5]一种基于分段DPC和拟合的合成孔径声呐运动补偿方法[J]. 江泽林,刘维,李保利,刘纪元,张春华. 电子与信息学报. 2013(05)
[6]干涉合成孔径声纳海试样机研制与试验[J]. 张森,唐劲松,陈鸣,白生祥. 声学技术. 2012(02)
[7]分段式水下拖曳方式在海洋搜索领域的应用[J]. 吴书广,雷敏. 水雷战与舰船防护. 2012(01)
[8]掩埋小目标声探测技术研究[J]. 陈晓鹏,周利生. 声学技术. 2012(01)
[9]基于方位非均匀采样的多子阵合成孔径声呐波数域成像算法[J]. 杨海亮,唐劲松,陈鸣,陈昕. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2011(05)
[10]基于混合能量模型水平集的合成孔径声纳图像分割方法[J]. 邢玉秀,刘纪元. 应用声学. 2011(05)
博士论文
[1]高分辨宽测绘带SAR成像及算法性能提升研究[D]. 侯育星.西安电子科技大学 2015
[2]多波束合成孔径声纳模型仿真与成像技术研究[D]. 徐剑.哈尔滨工程大学 2014
[3]高分辨SAR/ISAR成像及误差补偿技术研究[D]. 张磊.西安电子科技大学 2012
[4]弹载合成孔径雷达成像关键技术研究[D]. 彭岁阳.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]基于相位中心偏移天线技术的机载合成孔径雷达成像研究[D]. 谭岳峰.电子科技大学 2012
[2]机载合成孔径雷达成像及PGA算法的研究[D]. 张艳霞.哈尔滨工程大学 2012
[3]基于运动补偿的合成孔径声纳波束形成算法研究[D]. 吴鹏.武汉理工大学 2009
[4]合成孔径声纳聚焦成像算法研究[D]. 田丰.武汉理工大学 2009
本文编号：3233233
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
合成孔径声纳图像
图 2-10 SAS 成像空间几何关系（a）正视图（b）侧视图如图 2-10 所示，SAS 成像各要素的参数如下：XOY 平面为成像区域平面，声纳像平面高为H ，声纳运动速度为V ，P(x, y, z)点为声纳基阵的位置，T( , , )T T Tx y z 点像目标的位置，sasL 表示 SAS 的合成孔径长度， 为声纳基阵半功率点波束角，
图 2-10（a）所示。从时域来看，声纳发射和接收的信号都可以看作是时间序列。图 2-11 SAS 合成孔径期间发射和接收信号图 2-11 表示 SAS 在合成孔径期间发射和接收信号之间的时序关系。在发射信号序列中，rT 表示 LFM 信号持续时间。在接收信号序列中， 02 ;miR t RC ，表示当声纳发射第i个脉冲序列时，目标回波相对于发射信号的延时。接收信号序列中的阴影部分表示声纳接收机采样波门。通常情况下，采样波门的宽度要大于测绘带内所有成像目标的回波宽度[65]。发射信号可以表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽波束多子阵合成孔径声呐非线性CS算法[J]. 范乃强,王英民. 西北工业大学学报. 2017(03)
[2]基于二次距离压缩的合成孔径声呐改进距离-多普勒算法[J]. 范乃强,王英民,陶林伟. 西北工业大学学报. 2016(02)
[3]一种适用于大测绘带合成孔径声呐的运动补偿方法[J]. 张鹏飞,江泽林,刘维,刘纪元,张春华. 声学学报. 2015(02)
[4]合成孔径声纳成像改进距离-多普勒算法研究[J]. 范乃强,王英民. 计算机仿真. 2014(10)
[5]一种基于分段DPC和拟合的合成孔径声呐运动补偿方法[J]. 江泽林,刘维,李保利,刘纪元,张春华. 电子与信息学报. 2013(05)
[6]干涉合成孔径声纳海试样机研制与试验[J]. 张森,唐劲松,陈鸣,白生祥. 声学技术. 2012(02)
[7]分段式水下拖曳方式在海洋搜索领域的应用[J]. 吴书广,雷敏. 水雷战与舰船防护. 2012(01)
[8]掩埋小目标声探测技术研究[J]. 陈晓鹏,周利生. 声学技术. 2012(01)
[9]基于方位非均匀采样的多子阵合成孔径声呐波数域成像算法[J]. 杨海亮,唐劲松,陈鸣,陈昕. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2011(05)
[10]基于混合能量模型水平集的合成孔径声纳图像分割方法[J]. 邢玉秀,刘纪元. 应用声学. 2011(05)
博士论文
[1]高分辨宽测绘带SAR成像及算法性能提升研究[D]. 侯育星.西安电子科技大学 2015
[2]多波束合成孔径声纳模型仿真与成像技术研究[D]. 徐剑.哈尔滨工程大学 2014
[3]高分辨SAR/ISAR成像及误差补偿技术研究[D]. 张磊.西安电子科技大学 2012
[4]弹载合成孔径雷达成像关键技术研究[D]. 彭岁阳.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]基于相位中心偏移天线技术的机载合成孔径雷达成像研究[D]. 谭岳峰.电子科技大学 2012
[2]机载合成孔径雷达成像及PGA算法的研究[D]. 张艳霞.哈尔滨工程大学 2012
[3]基于运动补偿的合成孔径声纳波束形成算法研究[D]. 吴鹏.武汉理工大学 2009
[4]合成孔径声纳聚焦成像算法研究[D]. 田丰.武汉理工大学 2009
本文编号：3233233
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3233233.html
