基于同时发射声纳环移动机器人导航系统

开发了一种能在未知环境下实现快速障碍检测与障碍回避的基于同时发射声纳环移动机器人导航系统。为了消除由于同时发射造成的串话干扰,提出了一种基于神经网络模式识别的过滤方法;并制作了由24个声纳传感器组成的声纳环安装到实际的移动机器人上,实现了扫描频率最大可达到66 Hz的全景检测。系统中应用了动态窗口法来完成快速障碍回避的运动规划。实际的导航实验表明,系统可用于室内未知环境中的移动机器人快速导航。     

一种基于GSL的吊放声纳信号处理实现方法

根据实际需要,研究了一种基于GSL(GNU scientific library)的吊放声纳信号处理实现方法,该方法以通用CPU(central processing unit)作为平台,Visual Studio作为软件开发工具,对GSL的数学运算函数进行二次封装,充分利用编译环境强大的调试功能,降低调试难度,从而减...     

被动合成孔径声呐阵列目标远程定位

该文讨论了被动合成孔径声呐远程定位问题。首先得到了合成孔径声呐阵列接收的声场方程,利用简正波滤波新方法,通过短线阵的水平移动,实现远程目标方位、深度及距离的定位。数值仿真结果表明,通过阵列的移动,可以合成大的孔径,提高目标的方位、距离估计精度。对合成孔径声呐阵列,利用简正波滤波方法可以很有效地实现对目标方位、深度及距离的估计。     

基于投影变换的声纳图像特征提取与识别

用投影变换的方法进行了成像声纳采集的水声图像特征提取与识别。阐述了Radon与扇束投影变换的特点与关系,并提出了一种基于图像边缘Radon变换的水声图像矩特征提取和识别方法。首先使用一种形态学边缘提取算子和细化算法提取二维图像中目标的轮廓,构造目标轮廓在 Radon变换空间的平移、比例和旋转矩不变量,并应用于三类水下物体的分类识别中,实验仿真结果表明该方法在运算速度上优于Hu’s不变矩和图像目标面Radon投影空间不变矩,具有很好的性能和较高的实用价值。     

航空声纳ATE测试系统设计

提出了基于ATE技术的航空声纳综合测试系统设计思想,通过对设计系统可行性的总体分析和方案的评估,证明该系统设计方案合理,能够满足测试系统应具备的功能要求并保证原有系统的完整性,从而依据该方案开展航空声纳综合测试系统的下-步研制工作.     

捷联惯导/天文导航/合成孔径雷达组合导航系统

设计了适用于巡航导弹的捷联惯性/天文导航/合成孔径雷达(SINS/CNS/SAR)组合导航系统,针对巡航导弹对导航系统高精度和自主性的要求以及其匀速、等高状态飞行的特性,突出工程实用性,对SINS/CNS/SAR组合导航采用非线性建模,非线性的无迹卡尔曼滤波(UKF)方法进行各子滤波器的滤波,非线性的模型和滤波方法更符合实际,因而提高了系统精度,而子滤波器之间的信息融合过程选择基于信息分配因子实时调整的联邦滤波器,大大增强了系统的容错性和实时性。提出了一种新的可观测度计算方法,简化了可观测度的计算。数字和半实物仿真实验表明组合导航系统对于巡航导弹高空长航的飞行环境具有很强适用性,该组合导航系统不但适用于巡航导弹,也适用于无人机等其他一些长航时飞行器,具有重大的工程应用价值。     

基于PCA-WHMM的超声漏表面波频域合成孔径成像研究

超声漏表面波可用于检测表面或近表面缺陷,其非接触检测的优点易于实现自动化检测.但由于波型转换与传播衰减,漏表面波的回波幅值较小,不利于缺陷检测和成像.仿真分析了漏表面波的传播特性及缺陷回波特征,应用主成分分析分离回波信号中的干扰波,再利用小波域隐马尔可夫模型算法分离整段信号的系统噪声,联合两种方法提取漏表面波信号中的缺陷信息,最后通过频域合成孔径算法对漏表面波扫查数据进行了高分辨率图像重建.结果 表明,相比于传统B扫成像,基于PCA-WHIMM的超声漏表面波F-SAFT方法在回波信号平均信噪比上提高了10.05 dB,平均成像误差降低了26.3％,为金属表面及近表面缺陷检测提供了一种有效方法.     

机器人沿墙声纳导航的研究

为实现机器人的室内导航,本文提出了一种基于声纳传感器的沿墙导航方法。算法对室内典型结构和机器人可能存在的状态进行了建模,通过声纳传感器阵列所获知的外部数据判断机器人当前状态,应用有限状态机实现了机器人各种运行状态的相互转移。实验结果表明,该方法可以有效地应用于机器人室内导航,对各种室内典型结构的组合、变换具有较高的适应性。     

利用测深侧扫数据和明暗恢复形状方法实现地形修正

一般的测深侧扫声纳应用中,单独利用回波数据的幅度信息或相位信息获取侧扫图或测深图以展示海底细节特征。为提取侧扫数据中的微地貌信息,实现更高精度的海底地形探测,提出了两步循环迭代算法:首先利用原始测深侧扫结果数据对散射模型进行最优拟合,其次,引入亮度误差修正因子,改进从明暗恢复形状算法并迭代地形,保证其快速稳定的收敛,最终通过循环迭代获取了海底底质参数和精度更高、与真实地形起伏相关性更强的地形深度值。同时,利用Jackson海底散射模型,模拟测深侧扫声纳信号的发射接收过程,并利用其回波数据,验证本迭代算法的正确性和有效性。结果表明:该方法可以有效地修正地形,且接收信噪比越高,地形修正效果越好;在信噪比为20 d B时,相比于原始测深结果,修正后地形起伏相关系数提升52. 4%,地形误差绝对值降低37%。最后,将该算法应用于测深侧扫声纳数据,通过修正前后地形图的对比分析,验证了本算法的可行性和有效性。     

基于GDOP定位误差的双基地声纳算法

根据双基地声纳定位的特点,给出了基于发射机算法、接收机算法以及波达方位算法等6种双基地声纳的定位算法,并推导出各自的定位精度的几何稀释(GDOP)误差.通过数值仿真,得到了这6种算法的误差分布,并且给出了目标位于不同区域时,精度最高的算法.通过比较,筛选出能获得较高定位精度的测量参量.仿真结果表明,与单基地声纳相比,只要在不同区域选取合适的算法,双基地声纳将会获得更高的定位精度.