舰船尾流多波束声纳成像技术研究

发布时间：2021-10-20 13:22

　　舰船尾流声学特性研究不仅在舰船消隐、尾流自导鱼雷等军事领域需求迫切,而且在港口河道岸基冲刷、施工安全等民用领域的作用也日益突出。舰船尾流特性研究日益受到各科学与技术研究领域的重视。结合当前国内外相关技术的研究热点和发展趋势,本文围绕舰船尾流声反向散射强度和空间分布特性的多波束声纳探测关键技术,分别针对尾流声散射特性及其多波束回波模型、多波束尾流成像信号预处理、基于分布源参数估计的尾流探测方法、舰船尾流多波束成像和特征提取、舰船尾流成像试验研究等方面开展研究。主要研究内容如下:首先,舰船尾流声散射特性是利用多波束声纳测量尾流空间分布的理论基础,为建立尾流的多波束声纳回波模型,从舰船尾流的声散射特性出发,量化分析了气泡分布与声散射强度的关系。简单的回波模型不能模拟尾流形状和空间分布,难以满足多波束声纳回波建模的要求,论文综合考虑单个气泡的转移函数、信道的转移函数和尾流气泡密度分布函数,对系统的转移函数进行了建模。在已知发射信号波形的基础上,建立多波束声纳尾流声散射回波信号模型,并对模型进行了仿真,仿真结果表明模型具有仿真尾流形状和空间分布特征的能力。第二,为获得高质量的尾流图像,围绕多波束... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 舰船尾流声学测量概况与发展趋势
    1.3 舰船尾流多波束声纳成像技术分析
        1.3.1 尾流声学特性与回波建模
        1.3.2 多波束尾流成像信号预处理
        1.3.3 舰船尾流分布源信号处理
        1.3.4 舰船尾流多波束声纳成像
    1.4 论文的主要内容与结构
第2章 尾流声散射特性及其多波束回波模型研究
    2.1 引言
    2.2 舰船尾流声散射特性
        2.2.1 声波在空气与水分界面上的反射与折射
        2.2.2 尾流的声散射与声吸收
    2.3 舰船尾流多波束声纳回波建模
        2.3.1 单个气泡对单个接收阵元的回波建模
        2.3.2 尾流气泡密度分布函数建模
        2.3.3 舰船尾流多波束声纳回波仿真
    2.4 本章小结
第3章 多波束尾流成像信号预处理
    3.1 引言
    3.2 改进多子阵幅相联合检测法
        3.2.1 多子阵波束形成
        3.2.2 多子阵幅度和相位差估计
        3.2.3 幅相联合检测
        3.2.4 试验数据处理
    3.3 可变带宽滤波算法
        3.3.1 回波信号带宽
        3.3.2 可变带宽滤波算法
        3.3.3 应用分析
    3.4 本章小结
第4章 基于分布源参数估计的尾流探测方法
    4.1 引言
    4.2 分布源信号模型
        4.2.1 相干分布源模型
        4.2.2 非相干分布源模型
    4.3 分布源参数估计方法
        4.3.1 广义MUSIC方法
        4.3.2 分布源解相干方法
        4.3.3 计算机仿真
    4.4 试验数据处理
    4.5 本章小结
第5章 舰船尾流多波束成像与特征提取
    5.1 引言
    5.2 多波束声纳尾流成像
        5.2.1 成像数据获取
        5.2.2 成像位置归算
        5.2.3 网格化处理
        5.2.4 灰度变换
    5.3 数学形态学图像处理
        5.3.1 腐蚀和膨胀
        5.3.2 开操作和闭操作
        5.3.3 边界提取
        5.3.4 连通分量提取
    5.4 试验数据处理
    5.5 本章小结
第6章 舰船尾流多波束成像试验研究
    6.1 引言
    6.2 水下定点上视试验
        6.2.1 试验方案
        6.2.2 水下定点上视成像方法
        6.2.3 单条尾流测量
        6.2.4 多条尾流测量
    6.3 船载水平侧视试验
        6.3.1 试验方案
        6.3.2 船载水平侧视成像方法
        6.3.3 不同航速下尾流测量
        6.3.4 快艇尾流测量
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
附录英文缩略语说明表


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空间平滑的多波束测深声呐相干分布源方位估计[J]. 李海森,李珊,周天.  振动与冲击. 2014(04)
[2]国外鱼雷防御问题评述(一) 国外反舰鱼雷的现状与发展趋势[J]. 陈敬军.  声学技术. 2013(02)
[3]模态分析在确定尾流中气泡谐振频率的应用[J]. 张群,王英民.  火力与指挥控制. 2012(10)
[4]尾流中气泡的主动声特性模型及有限元分析[J]. 张群,王英民.  压电与声光. 2012(03)
[5]船舶尾流冲刷作用下抛石基床块石稳定性计算方法研究[J]. 王元战,梁鹏飞,张宝华,田双珠.  水道港口. 2011(06)
[6]多波束回波信号可变带宽滤波算法及其FPGA实现[J]. 李海森,李珊,周天,鲁东.  电子与信息学报. 2011(10)
[7]舰船尾流中气泡的主动声反射/散射模型[J]. 张群,王英民.  电声技术. 2011(08)
[8]舰船尾流回波信号建模与仿真[J]. 李婷,刘纯武,黄芝平,郭熙业.  计算机仿真. 2011(06)
[9]低复杂度相干分布源中心DOA估计方法[J]. 郑植,李广军.  信号处理. 2010(10)
[10]舰船尾流声散射和几何特征试验[J]. 杜敬林,马忠成,陈建辉,廖小满,安天思.  哈尔滨工程大学学报. 2010(07)

博士论文
[1]多波束测深假象消除与动态空间归位技术[D]. 魏玉阔.哈尔滨工程大学 2011

硕士论文
[1]水中气泡分布的声学反演方法研究[D]. 谢萍.中国海洋大学 2011
[2]多波束测深系统地貌信息获取与显示[D]. 王立新.哈尔滨工程大学 2011
[3]船舶尾流作用下抛石基床块石冲刷稳定性研究[D]. 孙建军.天津大学 2010
[4]舰船尾流超声消隐机理及技术研究[D]. 游鹏.南京理工大学 2008
[5]尾流光特性研究中气泡图像的处理算法[D]. 赵晓飞.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2005



本文编号：3446977