合成孔徑聲吶（Synthetic Aperture Sonar,SAS）是一種具有較高分辨率的新型水下成像設備,在水下探測、海底成像等領域具有廣泛應用。合成孔徑聲吶在水下使用特定裝置發(fā)射聲波信號形成波束對海底區(qū)域進行掃描,并利用合成孔徑、信號處理等技術對接收的回波信號進行相關處理來實現(xiàn)對海底區(qū)域的成像。合成孔徑聲吶有正側視和斜視兩種成像模式。正側視模式的合成孔徑聲吶波束指向垂直于聲吶的運動方向且固定不變,這導致其應用面較窄;斜視合成孔徑聲吶的波束指向可以在一定范圍內(nèi)發(fā)生改變,具有較強的靈活性,不僅能探測SAS的前方或后方區(qū)域,還可以提高發(fā)射源的隱蔽性和安全性,因而具有更廣闊的應用前景。目前關于斜視SAS成像算法的研究相對較少,由于斜視SAS的回波數(shù)據(jù)存在多普勒調頻效率低、合成孔徑時間較長、距離-方位耦合劇烈等諸多問題,導致傳統(tǒng)的合成孔徑聲吶成像算法如距離多普勒算法、調頻變標算法等不再適用。因此,本文重點研究適用于斜視合成孔徑聲吶的非線性調頻變標（Non-Linear Chirp Scaling,NLCS）成像算法,并對其做了改進,具體內(nèi)容如下:針對斜視SAS回波信號的距離方位耦合量較大... 

【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

改進圓模型距離徙動校正后的結果

21 302 2222130 4032222404+( )( )2 2( )( )3 3 6+( )( )4 8c cc m ccc m cm ck t t tkk k tk t t tkkt t (4.27)式(4.27)中，常數(shù)項表示距離偏移量，其余各項表示殘余距離徙動后的偏移誤差。經(jīng)過上述處理，高階的距離徙動校正的濾波函數(shù)如下：20 2 30 3 404 21( , ; ) exp ( )2BSRC r m cref m m m rr c c ck k kH f t r j t t t fK cf cf cf (4.28)其中 ki0（i=2,3,4）表示參考點斜距展開式系數(shù)。與傳統(tǒng)的距離向處理方式相比，本章提出的圓模型對距離徙動的校正具有更好的效果。為了驗證這一結論，接下來對使用圓模型進行距離徙動校正的結果進行仿真實驗，選取五個點目標，分別位于方位向時間的 0 時刻、距離向 360m，400m，440m 處，以及方位時間±4.5s時刻、距離向 400m 處，對點目標的合成孔徑時間為 4.53s。距離徙動校正后的效果如圖 4.4和 4.5 所示，其中圖 4.5 為圖 4.4 中左側邊緣點處理結果放大效果圖。

圖 4.6 傳統(tǒng)方法距離徙動校正后的結果 圖 4.7 左側邊緣點處理結果放大后的效果圖圖 4.5 中邊緣點目標距離徙動校正后，回波信號在方位向上已經(jīng)被完全拉直，圖 4.7 中邊緣點目標的回波信號在方位向上出現(xiàn)一定的偏差，這將對接下來的方位壓縮產(chǎn)生不利影響，最終導致的成像效果不佳。4.3 基于圓模型的方位向處理4.3.1 多普勒相位的方位空變性分析經(jīng)過剩余距離徙動校正，將信號轉變到距離時域方位頻域，并展開成方位頻域的頻率 fa的泰勒級數(shù)： 2 33 0 1 2 3( ; , ) exp ( , ) ( , ) ( , ) ( , )a c c c c c c a c c a c c aS f r t j r t r t f r t f r t f (4.29)其中 0表示常數(shù)項，和 1表示線性相位，該項包含點目標的方位向位置信息， 2=-π/Ka和 3反映了方位向調制信息，其中方位向的多普勒調頻率2 22 cosacvKr (4.30)可以看出具有相同初始距離 R(0;rc,tc)的點目標在經(jīng)過距離徙動校正之后將處于同一距離單元，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于橢圓模型與改進NLCS的一站固定式大基線雙站SAR成像算法[J]. 鐘華,胡劍,張松,孫閩紅.  電子與信息學報. 2016(12)
[2]合成孔徑聲納技術以及在海底探測中的應用研究[J]. 楊敏,宋士林,徐棟,王小丹.  海洋技術學報. 2016(02)
[3]掩埋海底管道探測方法及新技術應用研究[J]. 楊敏,宋湦,王芳,宮文寧.  海洋科學. 2015(06)
[4]寬帶寬測繪帶SAS非線性線頻調變標算法[J]. 田振,唐勁松,鐘何平,張森.  哈爾濱工程大學學報. 2015(04)
[5]工程可實現(xiàn)的多接收陣SAS精確逐點成像算法[J]. 張學波,唐勁松,王飛,白生祥,劉丹丹.  海軍工程大學學報. 2014(02)
[6]發(fā)達國家推進海洋經(jīng)濟發(fā)展的經(jīng)驗借鑒[J]. 謝麗威.  環(huán)渤海經(jīng)濟瞭望. 2014(02)
[7]基于方位非均勻采樣的多子陣合成孔徑聲吶波數(shù)域成像算法[J]. 楊海亮,唐勁松,陳鳴,陳昕.  武漢理工大學學報(交通科學與工程版). 2011(05)
[8]水聲探測技術綜述[J]. 黃威.  中國新技術新產(chǎn)品. 2010(05)
[9]合成孔徑成像激光雷達成像算法研究[J]. 郭亮,邢孟道,梁毅,唐禹.  光子學報. 2009(02)
[10]線性調頻脈沖壓縮技術及其在雷達系統(tǒng)中的應用[J]. 翟慶林,張軍,付強.  現(xiàn)代電子技術. 2007(01)

博士論文
[1]雙站合成孔徑雷達成像算法研究[D]. 鐘華.上海交通大學 2009

碩士論文
[1]合成孔徑聲吶成像算法研究及MATLAB仿真[D]. 陳麗.杭州電子科技大學 2016
[2]合成孔徑聲納成像及目標檢測與識別技術的研究[D]. 姚冰.哈爾濱工程大學 2010
[3]合成孔徑聲納聚焦成像算法研究[D]. 田豐.武漢理工大學 2009
[4]合成孔徑聲納技術研究[D]. 錢剛.西北工業(yè)大學 2003



本文編號：2918484