三维声纳频域波束形成算法的优化及实现

为了对三维声纳频域波束形成算法进行优化,提出了一种算法的优化方法。利用声纳回波信号的位移矢量分解与合成原理,推导出波束强度与相应方向角的数学关系式,进而使算法得到优化,并对优化的波束形成算法进行了仿真。同时,给出了实现此算法的两种数据通路,并对其内存需求量和计算量进行了分析。最终在XilinxISE环境下,在现场实现可编程门阵列(FPGA)上对该两种数据通路进行了仿真,并列出了相应的资源利用情况。优化后的算法不仅可以得到与传统算法相同的波束强度矩阵结果,而且减少了存储相移参数所需的内存空间。     

基于平移不变小波变换的多普勒速度声纳输出信号处理

针对水下航行器组合导航系统所使用的多普勒速度声纳输出信号的特点,采用了平移不变小波变换的多分辨率分析的方法,利用Daubechies小波函数,采用了半软阈值去噪的方法,能够在低信噪比的情况下准确地估计多普勒声纳的频移,从含有噪声的多普勒输出信号中提取出原始信号.通过仿真实验表明:采用4层小波分解,算法计算量减小,有效地...     

小波域声呐图像自适应增强

声呐图像受噪声污染严重、对比度低,给后期的定位识别带来不便,而传统的处理方法容易造成边缘模糊.针对这一问题,提出了一种图像自适应增强算法.该算法利用形态小波对声呐图像进行自适应的多分辨率分析,分别增强不同尺度上的信号或细节,通过多通道重构图像的加权实现去噪和对比度提高.仿真结果表明该算法快速有效,对高斯噪声和冲击性噪声都具有较好的鲁棒性,处理后的声呐图像边缘细节信息保留完好,得到了理想的增强效果.     

基于马尔可夫随机场的非监督声呐图像分割方法

针对声呐图像的特点,提出了一种新的基于马尔可夫随机场(MRF)的非监督声呐图像自动分割方法。研究发现,声呐图像混响区基本上都服从高斯分布,然而,其直方图离散化的分布效果不利于图像的自动分割,因此,通过一种快速有效的高斯金字塔模型对声呐图像进行预处理,使得处理后的声呐图像的海底混响区直方图服从高斯分布。在此基础上提出了一个能够自动确定声呐图像分类个数的模型,并通过该模型结合一种局部能量极值化的方法对马尔科夫模型的初始化参数进行估计,从而形成一种完全自动的声呐图像分割模型。最后,利用该模型对声呐图像数据进行了分割实验,并和其他典型的分割算法进行了比较,验证了该方法的有效性及快速性。     

一种时频域联合捕捉主动声纳信号的方法

介绍了一种可应用于被动声纳的时频域联合捕捉主动声纳信号的方法及其工作流程。仿真相同噪声环境下使用该方法的发现距离与主动声纳探测距离,仿真结果表明使用该方法的发现距离远超过主动声纳探测距离,使用该方法可实现对目标的远程发现。     

和差式相位测向法在吊放声纳改进中的运用研究

国内某型吊放声纳在模拟信号处理过程中存在操作复杂和测向精度不高等问题,早期和差式相位测向法需要复杂的显示系统,对人员的操作要求较高,并且误差较大。通过分析影响吊放声纳测向的因素,在模拟处理转变为数字信号处理技术后,基于和差式相位测向原理,同时引入恒虚假检测以及目标参数估计等后处理算法流程,可直接精确地计算出目标方位,降低了对操作技能的要求,最终确定数字化改造的方向,为早期模拟吊放声纳装备性能改进提供了依据和参考。     

基于曲率和的主动声呐干涉条纹特征表征方法

干涉条纹特征是主动声呐目标识别所依据的重要特征之一。在浅水域环境中,声波能量传播特性较为复杂,信号会经过发射源到目标以及目标到接收器这2条不同的路径,目标的散射特性在声波的入射模式和散射模式之间相互作用,使得主动声呐干涉条纹呈现弯曲的结构。为对干涉条纹特征进行表征,提出一种基于曲率和的声呐特征提取方法。根据浅海声场主动声呐频率-距离干涉条纹图得到一段区间内的干涉条纹曲线散点曲率值,利用曲率求和的方法刻画条纹的弯曲程度,进而表征这一区间内的条纹特征。在理想波导环境下计算刚性球体目标在不同频率段下的曲率特征,通过统计平均值的方式得到平均曲率和为0.6左右,从特征表征结果可以看出,曲率和可通过统计离散点曲率强度描述干涉条纹特征,且在同一环境条件下,发射频率越大时曲率和强度越小。根据实测数据进行计算得到曲率和为0.512,实验与理论结果较为吻合,表明通过该方法可以获取主动声呐干涉条纹特征,进而实现目标识别和探测。     

吊放声纳搜索效能通用仿真模型研究

通过对吊放声纳作战机理的详细分析,以蒙特卡洛法为基础建立了吊放声纳搜索效能的通用仿真模型,并通过仿真实例对模型进行了应用和验证.该模型适用于对各种作战条件下使用各种作战方法时吊放声纳搜索效能的仿真计算.     

基于改进人工势场法的智能无人车路径规划仿真研究

传统的人工势场法由于存在局部极小值问题,使智能无人车无法到达目标点。本文提出一种角度偏移的改进人工势场方法来进行避障的路径规划。介绍传统人工势场模型,详细介绍改进人工势场方法,并且对改进人工势场法进行仿真,实验证明方法的有效性。     

A corner differentiation algorithm by a single sonar sensor for mobile robots

Ultrasonic sensors have been widely applied in mobile robots to obtain environmental information and avoid obstacles. In general, a typical domestic environment consists of planes, edges and corners. It is usually difficult to distinguish a plane from a corner directly with a single ultrasonic sensor. To overcome this difficulty, a corner differentiation algorithm for a single ultrasonic sensor is proposed in this paper. The algorithm is based on the features of all of the actual reflection points from the environment obtained by a reflection search algorithm from which the corners are realized by a corner differentiation algorithm. The experimental results show that the developed algorithm can successfully detect all planes and corners. Furthermore, an environmental map can be built based on the information obtained on planes and corners. Copyright © 2008 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society