【摘要】：合成孔徑聲吶(Synthetic Aperture Sonar,SAS)是一種高分辨率成像聲吶,通過小孔徑尺寸的基陣的勻速直線運動,對接收到的原始回波信號做相干累加操作,從而合成為大尺寸虛擬孔徑,進而實現(xiàn)了方位向上的高分辨率,并且方位向上的分辨率只受實際基陣孔徑尺寸大小的影響,不與目標距離和發(fā)射信號頻率有關。合成孔徑技術的實質是利用時間累加來獲得空間增益。SAS載體有嚴格的運動要求,無人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)是智能作業(yè)的水下平臺,具有可自主航行的特點,它運行較為平穩(wěn),是SAS系統(tǒng)的理想載體。近年來,基于UUV的SAS系統(tǒng)是合成孔徑聲吶領域的研究熱點,在水下探測、深海測繪等諸多方面有著廣泛應用。本文重點研究基于UUV平臺的SAS信號處理技術,主要包括原始數(shù)據(jù)采集、成像算法、UUV平臺運動模型研究及誤差分析、運動補償?shù)奶幚�、成像質量改善等方面的內容。首先,本文研究了 SAS技術的基本原理,對系統(tǒng)中所需參數(shù)的限制條件進行了充分研究。采用模塊化的思想,對基于UUV的SAS電子艙分系統(tǒng)的硬件架構進行設計,主要包括了基于FPGA的信號處理機核心控制模塊、信號發(fā)射和接收模塊的具體實現(xiàn)方式。制定了發(fā)射周期、信號脈寬等系統(tǒng)控制方案。研究了幾種經典的成像算法,包括時域延時求和算法、距離-多普勒算法、波數(shù)域算法等。對比分析各算法適用條件與性能優(yōu)劣,改進后制定了本系統(tǒng)算法處理機的設計方案。合成孔徑技術信號處理的運算量大、系統(tǒng)實現(xiàn)復雜。如何提高成像的計算效率是改善系統(tǒng)工作性能的關鍵。本系統(tǒng)中將采集到的原始回波信號構建為一個圖像矩陣,不同回波數(shù)據(jù)的圖像矩陣做相干累加操作,完成孔徑的合成。經過仿真分析表明矩陣運算比傳統(tǒng)的向量運算計算效率高,成像速度快,有效的改善了 SAS成像系統(tǒng)的性能。聲吶載體在航行過程中,不可避免地會出現(xiàn)與理想航跡上的偏離,這些運動上的誤差會帶來成像質量的下降。本系統(tǒng)中運用一種移位成像的運動補償算法,克服了相位誤差方位空變性的影響,從而實現(xiàn)了較為精準的誤差補償,提高了成像質量。并且將成像算法改進,使其適用于多子陣SAS系統(tǒng)中。最后通過實驗所得的數(shù)據(jù)進行仿真驗證,分析得出本套基于UUV的SAS系統(tǒng)各項指標均已達到成像要求,可對遠處物體實現(xiàn)高分辨率成像。并且對本系統(tǒng)的研究內容進行了總結,提出了需要進一步完善和研究的問題。
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杭州電子科技大學碩士學位論文威邋ＨＩＳＡＳ邋１０３０［２１］［２２］逡逑威國防研究所（ＦＨ）和Ｋｏｎｇｓｂｅｒｇ海洋研究院聯(lián)合研制的一種具有高分辨統(tǒng)，已搭建在ＨＵＧＩＮ邋１０００邋ＡＵＶ上進行過多次海上實驗。其中，系統(tǒng)工作０ｋＨｚ，，方位向分辨率和距離向分辨率均為３ｃｍ，測繪速度為每秒７３０ｍ２。主、反水雷作戰(zhàn)等任務。逡逑

．■邋—ＭＢ涔邐於邐？邐ｍ邐ｚｉ邐ｍ邐ｎ邐ｍ邐ｍ邐ｎ邐■？邐％逡逑ｍｎ？�。板义蠄D１．４圓柱形物體成像結果逡逑（３）加拿大邋Ａｑｕａｐｉｘ邋ＭＩＮＳＡＳ［２４］逡逑由加拿大Ｋｒａｋｅｎ邋Ｓｏｎａｒ邋Ｓｙｓｔｅｍｓ公司研制而成的一種可在水下３０００ｍ深進行正小型化干涉ＳＡＳ，其最大優(yōu)勢在于其耐壓程度高，可以獲得三維測深信息，并且使理器（ＧＰＵ）作為信號處理平臺，可以實時成像。該系統(tǒng)工作頻段在２８０ｋＨｚ－３２０ｋＨｚ，和方位向分辨率大約為３ｃｍ，該系統(tǒng)的測繪速度較低，約為每小時０．９５ｋｍ２。逡逑
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U666.7

【參考文獻】

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1 謝麗威;;發(fā)達國家推進海洋經濟發(fā)展的經驗借鑒[J];環(huán)渤海經濟w

本文編號：2693391