【摘要】：在水聲領(lǐng)域的研究之中,對于水下目標(biāo)聲吶的回波信號研究是海洋研究領(lǐng)域的熱點之一。聲波從傳播到目標(biāo)物體到反射回來的過程中產(chǎn)生的目標(biāo)回波攜帶有目標(biāo)物體的一些特征信息,對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以得到物體的回波信號,通過得到回波信號以及對信號的成像處理過程,可以檢測出目標(biāo)物體的特征及信息。因此,對于水下目標(biāo)物體的回波信號進(jìn)行精準(zhǔn),快速的仿真,以及對回波進(jìn)行圖像域的高分辨率合成的研究具有重要的價值。對于回波信號的仿真,本文針對傳統(tǒng)二維水下聲學(xué)模型的局限性,提出了新的三維水下聲學(xué)傳播損耗模型,該模型的射線程函方程使用地理中常見的緯度、經(jīng)度和高度來計算。模型通過緯度,經(jīng)度和高度三個坐標(biāo)建立球形坐標(biāo)系,定義射線在海水中實時位置與運動方向來模擬射線的傳播路徑,最后得出從聲源到點目標(biāo)所需要的傳播時延。實驗結(jié)果表明,運用本文方法可以有效、準(zhǔn)確實時的進(jìn)行聲吶回波信號的仿真。對于回波信號成像處理,需要一種效率高,分辨率高的成像算法,重點探討了合成孔徑成像算法的原理。合成孔徑的算法主要來源于合成孔徑雷達(dá),本文將合成孔徑算法運用到聲吶成像中,主要對距離多普勒,波數(shù)域以及線性調(diào)頻算法的成像原理進(jìn)行了分析,從時間復(fù)雜度、成像精度的方向,通過仿真結(jié)果對比各個合成孔徑算法。最后,針對實際理想環(huán)境下的水下目標(biāo)物體,建立了程序軟件平臺并進(jìn)行仿真成像處理,通過對水下二維目標(biāo)物體和三維目標(biāo)物體進(jìn)行成像仿真,驗證了通過線性調(diào)頻算法來進(jìn)行成像處理,可以提高時間效率與成像精度。
【圖文】：

10圖2.7 LFM信號波形圖及其幅頻特性圖由圖2.7可以看出在0.5ms至1.5ms區(qū)間有2個波峰和在1.5ms至2.5ms區(qū)間中有四個波峰�？梢园l(fā)現(xiàn)，發(fā)射信號的波形隨時間的變化越來越密集，信號的瞬時頻率隨時間會發(fā)生變化，所以LFM信號符合聲吶信號在水中傳播的特點。2.4.2 線性調(diào)頻信號的脈沖壓縮脈沖壓縮指將原信號通過匹配濾波的方式進(jìn)行壓縮，從而可以得到最大的信噪比以及高分辨率的技術(shù)。假設(shè)發(fā)射信號為 s( t )，此時需要復(fù)制一個信號記為 g (t ) s( t )，假設(shè)從回波發(fā)送到接收器接收到信號回波的時間為0t ，假定忽略回波過程中聲波產(chǎn)生的能量損耗，則可以得到回波信號為0( ) ( )rs t s t t（2.13）經(jīng)過相關(guān)處理，此時可以得到輸出信號為*( ) ( ) ( )out rs t s u g u t du （2.14）假設(shè)匹配卷積濾波器中的波形為 ，，則可以得到( ) ( ) ( ) ( ) ( )out r rs t s t h t s u h t u du （2.15）其中*h (t ) g ( t )（2.16）通過上述公式

南京郵電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第二章 水下聲學(xué)與聲吶系統(tǒng)2g (t ) s (t ) p (t / T ) exp( j kt)（2回波信號：20 0( ) (( ) / ) exp( ( ) )rs t p t t T j k t t（2濾波器中加入的信號：* 2h (t ) g ( t )=p (t / T ) exp(- j kt)（2此時，輸出信號：*( ) ( )out rs s u g u t du （將上述圖 2.7 中的聲波信號經(jīng)過時間域壓縮后的結(jié)果如下：
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB56

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2646928