一种顾及辐射畸变的多波束与侧扫声呐通用海底底质分类方法

声学海底底质分类对于海底环境和生态系统的研究具有重要意义,而多波束与侧扫声呐是目前最常用于探测海底底质的声呐设备.然而,多波束与侧扫声呐都严重地受到辐射畸变的影响,导致声呐图像噪声较大且难以消除,进而造成对海底底质的误判,并且多波束与侧扫声呐通用底质分类方法目前仍然较为缺乏.为此,本文提出了一种顾及辐射畸变的多波束和侧扫声呐的通用海底底质分类方法.该方法包括了对声呐图像中辐射畸变的改正、针对两种声呐数据特点的不同角度数据归一化、分类数自适应的非监督底质分类以及形态学去除底质图像噪声的步骤,并给出了完整的多波束与侧扫声呐通用海底底质分类流程.将本文方法应用于福建沿海同水域下实测的多波束与侧扫声呐数据得到了该水域的底质分类图像.实验结果表明了同区域下的多波束与侧扫声呐数据通过本文方法得到的底质分类结果具有较高的一致性,证明了通用底质分类方法的有效性,同时通过相互验证也提高了底质分类结果的可靠性.     

兼顾远场和近场性能的便携式三维声纳设计

为了降低三维成像声纳系统的复杂度,并保证系统在整个水下探测范围内具有准确的波束图,提出兼顾远场和近场性能的便携式三维成像声纳设计方法. 该设计采用十字型阵列实现三维声纳成像,相比平面阵,极大降低了硬件复杂度,设备灵活轻便. 针对发射阵列,提出近场条件下的多频发射波束形成算法,根据十字型阵列的景深划分多个发射聚焦区间,并通过菲涅尔近似,配置各聚焦区间的时延参数,保证近场的波束性能. 针对接收阵列,提出优化的CZT (chirp zeta transform) 波束形成算法,可实现远场和近场条件下的快速波束形成,且计算量低于其他波束形成算法. 仿真实验表明,在近场聚焦区间内,该算法的角度分辨率和旁瓣高度变化差异较小,波束图性能稳定. 实际水下实验证实该设计可以在探测场景内获得清晰的水下三维图像.     

基于四阵元水听器的被动声纳定位接收装置设计

在水下科研试验中经常需要找寻测量声源位置方向,大型水下声纳基阵系统定位精度高,位置精确,但是投入使用的人员,成本也相应的要高,搜索范围固定,在不确定搜索声源位置时使用大型声纳来搜索效果不是很理想.针对大型基阵声纳的局限性,设计一种便携式被动声纳接收装置.该装置可以搭载于机动船上,方便远距离搜索,依靠铅酸电池供电可以支持长达10小时以上连续开机工作,而且具有低成本、低功耗、便携性强等优点.     

对信号长度不敏感的瞬态信号检测方法

针对检测未知长度瞬态信号时累积和方法性能下降的问题,提出对瞬态信号长度不敏感的累积和检测方法.首先建立信号长度失配累积和方法检测模型,然后比较了该方法和常规累积和方法在长度匹配和失配情况下的理论和仿真检测性能,并利用海试单通道波束形成后数据对两种方法进行了比较.结果表明,本文所述方法对未知长度瞬态信号检测性能稳定,且优于长度失配时的常规累积和方法.     

高精度频差测量方法研究

针对分布式多基地雷达多源信号产生与处理技术的关键问题,分析了现有频差测试方法,探索高精度频差测量方案。通过频差扩展方法,完成被测源间相对频差指标的高精度测量系统方案设计。此方案克服了传统时间同步设备需要大量时间来校正频率误差的缺陷,使校正之后的精度大大提高。根据设计方案研制了试验样机和测试系统,并通过对高精度源间相对频差的测量获得实测数据,测试结果验证了高精度频差测量方案的可行性。     

基于UUV的猎雷声呐的发展

在简述反水雷UUV发展的历史渊源基础上,着重论述了各种基于UUV使用声呐的发展状况、主要型号、参数、开发商及装备情况,指出了在UUV上使用声呐的应用特点及未来发展趋势,对UUV及声呐研究人员会有一定帮助。     

几种主动声呐信号抗混响性能分析

根据声呐方程与模糊度函数分析了CW、LFM与SFM等3种主动声呐波形的抗混响性能,结果表明不同多普勒情况下应采用不同发射波形。湖上静态混响测试试验验证了静止或低多普勒情况下LFM信号抗混响能力最优的结论。本项研究为主动声呐发射波形选择提供了依据。     

浅水低频主动声呐数据的探测和跟踪技术

低频主动声呐(LFAS)系统受到浅海海域混响的影响。声音与海底的相互作用引起大量的声呐接触,从而导致高虚警率。提出了一种能够减少由静止物体或噪音引起的声呐接触的分类运算法则,该分类运算法则用于收集海上试验数据。运用接收器工作特性曲线来评价该运算法则的性能。此外,在对数据进行分类计算前后,采用多假设跟踪算法处理。     

宽带多普勒声纳信号波形设计

宽带多普勒声纳相对窄带多普勒声纳提高了测速精度,并已广泛应用于多种载体的导航。为了研究其提高精度的机理和设计波形,从海底回波特性出发,从频域推导了窄带多普勒声纳的克拉美-罗界;利用重复相位编码信号的等效时域形式推导了宽带多普勒声纳的克拉美-罗界,分析了引起单波束测速误差的因素以及宽带相对窄带提高精度的原因;最后对波形参数与精度的关系进行了分析并给出了波形参数选择方法。数字仿真表明了理论分析结论的正确性。     

合成孔径声纳运动补偿算法的局部优化研究

在合成孔径声纳（Synthetic Aperture Sonar,SAS）的成像处理中,声纳基阵的不稳定是影响成像质量的重要因素,运动误差的存在会直接导致图像的畸变和分辨率下降,在实际的SAS成像中必须考虑运动误差的影响。结合SAS成像的特点,分析了传统运动补偿算法的不足,并提出了针对强点目标的局部优化方案,最后通过仿真和试验数据进行了有效性验证。