侧扫声呐目标探测及噪声抑制方法分析

发布时间：2017-06-28 00:07

  本文关键词：侧扫声呐目标探测及噪声抑制方法分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：侧扫声呐系统是当今水下目标探测的主要方式,是海底地形地貌探测的重要工具,是计算机技术、数据处理技术和数字化传感器技术等多种高新技术的高度集成,是海洋测绘领域最先进技术的集中体现。侧扫声呐技术在扫雷、反潜、海战场环境建设、重要军事训练区扫海测量等方面具有重要的价值。随着新材料声学基阵、高性能计算机以及新的信号处理技术的发展,目前的侧扫声呐技术已经能够满足绝大多数水下目标探测精度的需求,但由于工作方式、海上环境因素以及海底坡度等各种影响因素,声呐图像中回波点间相对位置与对应的海底回波点间的相对位置不成比例,即图像存在失真问题,这势必会影响判图的准确性。本文针对这一问题,从侧扫数据成图预处理、声呐图像失真和改正、回波统计分析和噪声抑制以及声呐图像目标边缘检测等方面进行系统研究,通过理论推导、数学建模和实验验证等方法,给出了抑制信号噪声的方法,为提高声呐图像判读的准确性提供了技术支持,确保了海底探测的成果质量,从而为海军海战场环境建设提供了高质量的数据信息保障。主要研究成果有:1.系统介绍了侧扫声呐目标探测的相关理论,重点说明了侧扫声呐的声学原理,进而分析其声学特征及作业指标,探讨侧扫声呐探测海底目标的方法,解决当前实践中技术指标不定的问题。2.通过解码侧扫声呐原始数据格式,研究从声呐原始数据提取到形成声呐图像的处理过程,给出了一种基于最小二乘的姿态数据平滑方法。分析了侧扫声呐回波数据的统计规律,并用实例验证了K分布模型拟合能够较好地拟合回波声幅的直方图。提出了基于虚警函数的大声幅信号实时检测方法,仿真算例表明,该法可有效检测出Ping回波信号中的目标信号,然而该法对目标回波幅值小于海底底质回波幅值的个别情况并不奏效。3.针对原始侧扫声呐数据噪声大多呈现高频特性,相对周围声幅值有较大偏差的特点,发挥小波变换在时间域和频率域具有良好局部化的优点,提出了一维离散小波变换系数的阈值处理方法,利用一维离散小波变换实现侧扫声呐Ping信号的去噪。实验结果表明,该方法能较好解决侧扫声呐Ping声幅序列的点奇异问题,使得因此产生的声呐图像噪声可以得到较好抑制,去噪后声呐图像细节信息保持突出。
【关键词】：侧扫声呐 回波 数据平滑 去噪 小波变换
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U666.7
【目录】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 引言8-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 水下目标探测平台10-11
• 1.2.2 侧扫声呐传感器技术11-13
• 1.2.3 侧扫声呐图像失真问题13-14
• 1.2.4 侧扫声呐回波信号及噪声14-16
• 2 侧扫声呐目标探测理论基础16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 侧扫声呐探测原理16-27
• 2.2.1 侧扫声呐系统组成16-17
• 2.2.2 侧扫声呐系统声学特征量化分析17-23
• 2.2.3 侧扫声呐系统作业指标量化分析23-27
• 3 侧扫声呐数据预处理27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 侧扫声呐数据提取27-33
• 3.2.1 侧扫声呐数据格式27-30
• 3.2.2 基于最小二乘的姿态数据平滑方法30-33
• 4 侧扫声呐噪声抑制方法33-41
• 4.1 小波分解与重构33-35
• 4.2 改进去噪算法及计算步骤35
• 4.3 去噪效果的衡量指标35-36
• 4.4 实验及结果分析36-41
• 5 结论与展望41-43
• 5.1 结论41
• 5.2 展望和建议41-43
• 致谢43-45
• 参考文献45-47

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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3 金翔龙;海洋地球物理技术的发展[J];东华理工学院学报;2004年01期

4 胡可欣;胡爱明;;线性调频信号特征分析[J];空间电子技术;2007年01期

5 唐秋华;周兴华;丁继胜;刘忠臣;杜德文;;多波束反向散射强度数据处理研究[J];海洋学报(中文版);2006年02期

6 霍冠英;王敏;程晓轩;李庆武;;用于侧扫声纳图像边缘检测的改进Canny算子[J];应用科学学报;2011年06期

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本文编号：491753