海底物体回波模拟与图像生成技术研究

发布时间：2017-05-19 23:06

  本文关键词：海底物体回波模拟与图像生成技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水下声成像技术在水下探测尤其是海底测绘、海底物体探测与识别的应用中发挥着重要作用，具有广泛的应用前景。它将接收回波转变为二维或三维的图像表达，以更直观的形式反映海底面貌；同时它具有较远的作用距离和在浑浊水域工作的优势，极大地提高了水下作业能力。研究水下声成像技术，对于成像声纳的设计实现有着重要意义。 本文目的是对海底物体进行声成像的仿真研究。为此，探讨了目标回波模拟的几种方法，获得了仿真的目标回波；研究了声成像的概念、特点，常用声成像技术的原理及区别，重点研究了波束形成技术和合成孔径技术，对点目标进行了二维、三维成像仿真。最后，利用简单模型，对粗糙海底及球体目标实现了声成像仿真，仿真结果具有一定的指导意义。 主要的研究内容包括： 1．研究了几种目标回波模型：点散射体集合模型、亮点模型、形态函数模型，，以球体和圆柱体为对象，分析了目标回波的模拟方法，分别给出了刚性体和弹性体的回波仿真结果。 2．研究了水下声成像的概念和常用声成像方法：声透镜成像、波束形成、声全息，重点介绍了波束形成原理，分别用时延和相移波束形成实现了对点目标的二维、三维成像仿真，并对三维情况下参数的影响进行了分析和讨论。 3．针对合成孔径技术能提高方位分辨率的优点，使用距离—多普勒成像算法，对点及点阵进行了仿真成像，成像结果验证了合成孔径的技术优势。 4．对粗糙海底上的球体目标，利用点散射体集合模型及简单的海底模型，使用波束形成方法进行了仿真成像，得到了球体的大致轮廓。
【关键词】：回波模型 水下声成像 波束形成 三维声成像 合成孔径
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U666.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 声成像的研究背景及意义8-9
• 1.2 声成像的技术现状及发展趋势9-10
• 1.3 成像声纳技术概况10-12
• 1.4 目标回波模拟方法12
• 1.5 论文研究的主要内容12-14
• 第二章 目标回波模拟方法14-27
• 2.1 目标回波14
• 2.2 点目标模型14-17
• 2.3 亮点模型17-21
• 2.3.1 亮点函数模型17-18
• 2.3.2 简单目标的亮点模型18-19
• 2.3.3 简单目标的亮点回波仿真19-21
• 2.4 形态函数理论21-26
• 2.4.1 形态函数的定义21-22
• 2.4.2 球体目标的形态函数22-24
• 2.4.3 球体目标回波仿真24-26
• 2.5 小结26-27
• 第三章 水下声成像技术27-37
• 3.1 概述27-28
• 3.2 常用声成像技术28-31
• 3.2.1 波束形成技术28-29
• 3.2.2 声透镜成像29-30
• 3.2.3 声全息成像30-31
• 3.2.4 合成孔径成像31
• 3.3 波束形成31-35
• 3.3.1 波束信号与波束图32-34
• 3.3.2 波束图仿真34-35
• 3.4 波束信号到成像单元35-36
• 3.5 小结36-37
• 第四章 波束形成声成像37-53
• 4.1 概述37
• 4.2 二维成像37-41
• 4.2.1 二维声成像技术37-38
• 4.2.2 波束形成实现38-39
• 4.2.3 二维成像仿真39-41
• 4.3 三维成像41-49
• 4.3.1 三维成像方法41
• 4.3.2 多角度(multiple aspect)扫描41-42
• 4.3.3 聚焦波束形成42-44
• 4.3.4 三维成像仿真44-45
• 4.3.5 仿真结果45-49
• 4.4 不同参数对成像结果的影响49-52
• 4.4.1 阵元个数的影响49-50
• 4.4.2 频率的影响50-51
• 4.4.3 基阵高度的影响51-52
• 4.5 小结52-53
• 第五章 合成孔径成像53-67
• 5.1 概述53-54
• 5.2 SAS回波模型54-58
• 5.2.1 回波模型54-55
• 5.2.2 距离向脉冲压缩55-56
• 5.2.3 系统参数56-58
• 5.3 距离-多普勒算法58-60
• 5.3.1 算法原理58-59
• 5.3.2 距离徙动矫正59-60
• 5.4 计算机仿真成像60-66
• 5.4.1 仿真参数说明60-61
• 5.4.2 仿真结果61-66
• 5.5 小结66-67
• 第六章 海底球体目标的成像仿真67-72
• 6.1 仿真模型67-69
• 6.1.1 回波模型67
• 6.1.2 目标等效模型67-68
• 6.1.3 海底模型68-69
• 6.1.4 目标识别方法69
• 6.2 球体目标成像仿真69-71
• 6.2.1 模型及参数69-70
• 6.2.2 成像结果70-71
• 6.2.3 结果分析71
• 6.3 小结71-72
• 第七章 全文总结72-74
• 参考文献74-77
• 发表论文和参加科研情况说明77-78
• 致谢78-79
• 西北工业大学学位论文知识产权声明书79
• 西北工业大学学位论文原创性声明79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨虎;陈航;;一种利用非正弦信号的水下声成像方法[J];哈尔滨工程大学学报;2010年03期

2 王二庆;杨奋;;基于Bartlett加权的水下近场多源精确定位[J];舰船科学技术;2012年11期

3 姚明;尹勇;;渔用声纳模拟器关键技术的研究[J];系统仿真学报;2008年S1期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘晓;基于多波束测深声呐的成像技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 卢亮;三维成像声纳成像算法仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 姚明;渔用声纳模拟器关键技术的研究[D];大连海事大学;2008年

3 季凯朋;渔船操作模拟器中网位仪设备的仿真研究[D];大连海事大学;2008年

4 郭书云;基于LabVIEW的探鱼仪显控平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2008年

5 穆仁国;浅水多波束测深侧扫系统研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

6 高小丽;声成像系统显控软件设计及后处理技术[D];哈尔滨工程大学;2008年

7 闻皓岩;水声探测多路回波同步高速处理方法研究[D];大连海事大学;2012年

  本文关键词：海底物体回波模拟与图像生成技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：380151