宽带宽波束SAS成像研究

宽带宽波束合成孔径声呐（WBSAS）成像不同于传统的窄带合成孔径声呐成像存在自身特有的问题。适用于传统窄带合成孔径成像声呐成像的菲涅耳近似和其它一些简化不再适用于WBSAS成像处理。大距离徙动给成像、运动补偿和自聚焦提出了严峻的挑战。着重探讨WBSAS与传统的窄带合成孔径声呐成像的区别。     

一种新的宽带声呐波束域背景均衡方法

提出一种新的宽带波束域背景均衡方法--差分邻域均衡算法,通过两步实现波束域的背景均衡.与波束域OTA背景均衡算法相比,差分邻域均衡法更易于工程实现.计算机仿真结果表明,差分邻域均衡算法在均衡背景噪声的同时可以较好的保留目标信号,改善了声呐的显示效果,使目标方位更加清晰.     

组合圆周阵宽带恒定束宽波束形成研究

为解决组合圆周阵恒定束宽波束形成问题,本文建立组合圆周阵接收信号模型,将阵列响应向量表示为贝塞尔函数的级数之和,截断高阶项,利用将各频率点上的波束图与参考波束图一致的思想,得到恒定束宽波束图,并讨论改变阵列参数对波束图的影响。计算机仿真实例表明该方法可有效运用到组合圆周阵恒定束宽波束形成问题中。本文研究具有实际应用价值。     

基于快速卡尔曼滤波的SAS水下组合导航方法

合成孔径声呐(SAS)成像是基于匀速直线运动这一理想模型的,因此需要对其进行水下导航运动参数估计并确定出1条用于运动补偿的理想航迹。一般可以利用高精度的组合导航方法测量获得。文中研究了基于光纤陀螺惯导(Octans)和多普勒声速剖面仪(ADCP)等设备的SAS水下导航方法,建立组合导航系统的误差方程,并利用快速跟踪卡尔曼滤波技术进行了SAS的运动参数估计仿真。仿真结果表明,位置误差精度达到航程的0.24%,可作为SAS的水下导航方法。     

Chirp-Scaling 算法在宽带合成孔径声纳成像中局限性研究*

传统的Chirp Scaling算法主要适用于正侧视窄带的情况下的合成孔径声纳成像,但算法中采用的泰勒展开近似与调频斜率取值近似却不能适用于采用宽带发射信号的成像。论文主要针对Chirp Scaling算法的上述局限性,研究了Chirp Scaling算法对宽带SAS的影响,并进行了仿真验证。     

分裂阵宽带相关检测在圆阵中应用

宽带能量检测作为一种非相关检测方法广泛应用于被动声呐中,但是在复杂环境下其检测性能迅速降低.为了实现分裂阵半波束在圆阵中的应用,本文通过对圆阵的半波束相位差推导和仿真,将分裂阵半波束应用于圆阵的宽带信号检测中,给出一种应用于圆阵的分裂阵宽带相关检测方法.该方法能有效地改善目标方位分辨率,提高被动声呐的宽带检测性能.仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性,易于工程应用.     

分裂阵宽带相关检测在圆阵中应用

宽带能量检测作为一种非相关检测方法广泛应用于被动声呐中,但是在复杂环境下其检测性能迅速降低。为了实现分裂阵半波束在圆阵中的应用,本文通过对圆阵的半波束相位差推导和仿真,将分裂阵半波束应用于圆阵的宽带信号检测中,给出一种应用于圆阵的分裂阵宽带相关检测方法。该方法能有效地改善目标方位分辨率,提高被动声呐的宽带检测性能。仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性,易于工程应用。     

基于GPU的SAS成像算法并行实现研究

针对合成孔径声纳（SAS）成像过程运算量大,处理时间长,难以满足实时成像要求的问题,论文提出了采用GPU实现SAS成像算法并行处理,并对距离多普勒成像算法（RDA）进行了并行化处理方法研究。仿真实验结果表明：基于CUDA的SAS并行成像算法极大提高了计算效率,并在保持成像结果精度的同时,满足了SAS实时成像的要求。     

一种螺旋双锥体积阵宽带恒定束宽波束形成方法

本文提出一种螺旋双锥体积阵宽带恒定束宽波束形成方法。在远场条件下,依据信号源和阵元的位置信息,给出了螺旋双锥体积阵接收信号模型,将阵列响应向量表示成以Bessel函数为核函数的形式。确定参考频率,将宽带划分成多个子带,使得子带内各频率分量上的波束图与参考频率上的波束图一致。本文提出的宽带恒定束宽波束形成方法能有效地运用到螺旋双锥体积阵处理宽带信号中。采用螺旋双锥体积阵接收处理宽带信号,解决了垂直线阵、矢量水听器和平面阵的各种局限,更有利于实现宽频带信号处理。     

基于DPCA和Kalman滤波的SAS运动误差估计

SAS系统的运动不稳定性是限制其发展的一个主要因素。等效相位中心(DPCA)自聚焦算法是基于原始回波数据的运动补偿方法。由于DPCA自聚焦算法在估计过程中是以前一个脉冲对应的阵列位置为基准,因此,随着脉冲次数的增加,估计残差将会逐渐积累,特别是当某次脉冲对应的估计残差较大时,DPCA自聚焦算法的估计精度就会受到严重的影响。本文将Kalman滤波算法和DPCA自聚焦算法融和,以最小均方误差为最佳准则,采用随机过程的矢量模型和递归算法,获得信号和噪声的最佳分离,提高了对SAS运动误差的估计精度。     

多子阵SAS非Stop-and-Hop近似RD成像算法

本文分析了Stop—and—Hop近似不成立条件下的多子阵合成孔径声纳系统数学模型,提出了适用于Stop—and—Hop近似不成立条件下的多子阵合成孔径声纳RD成像算法,仿真试验结果证明新方法是有效的。     

大噪声环境下前视声呐图像目标识别方法研究

提出大噪声环境下前视声呐图像目标识别的研究方法,针对水下无人航行器(UUV)在近岸浅水区航行中由于前视声呐图像噪声较大,难以准确识别目标的问题,通过改进的中值滤波和Otus阈值检测算法,对前视声呐图像进行滤波和二值化.利用区域增长算法分割疑似目标区域图像,分别提取分割图像的长度、形状、方向、灰度均值和灰度能量中值等参数...     

基于 Keystone 变换的俯冲加速运动 SAR 成像算法

俯冲加速条件下的SAR成像算法是当前SAR成像领域中一个热门研究课题。受到加速度的影响,其距离方程不再是单纯的双曲线形式,从而导致无法根据驻定相位原理求得俯冲加速SAR回波的二维频谱解析表达式。因此,传统SAR频域成像算法不再适用于俯冲加速SAR成像。论文从SAR距离徙动特性着手,利用Keystone变换实现对俯冲加速SAR的线性徙动校正,从而实现距离向和方位向的二维解耦合,得到最终的SAR聚焦图像。