宽带宽波束SAS成像研究

合成孔径声呐在海底成像和扫雷方面有广泛的应用前途.现有的合成孔径声呐技术多是由合成孔径雷达技术直接借用来的,使用窄带系统.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他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.本文着重探讨WBSAS与传统的窄带合成孔径声呐成像的区别.     

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。     

合成孔径旁扫测深技术研究

采用合成孔径技术可以利用小的基阵或基元获得窄波束。将合成孔径处理与测深系统结合，即合成孔径旁扫测深声呐（SABASS，Synthetic Aperture Bathymetric Side-scan Sonar），这是一个很好的方案。本文讨论了SABASS的原理和方法，并对水池实验的数据进行处理，给出成像和测深结果。     

基于亮点迹线跟踪的逆合成孔径成像运动补偿技术

本文提出一种基于亮点迹线跟踪的逆合成孔径声呐运动补偿技术。该方法从匹配滤波后的多脉冲回波历程图上,对距离变化区间较小的亮点进行轨迹跟踪,得到亮点距离随时间的变化,估算出目标质心到基阵的漂移运动量,并进行补偿。仿真试验结果表明,所提方法能有效提高逆合成孔径声呐的成像性能。     

一种小斜视多接收阵合成孔径声呐距离多普勒成像算法

本文在"非停走停"条件下建立斜视多接收阵合成孔径声呐的几何模型和精确距离史。由于精确时延史十分复杂,无法直接用于推导成像算法,通过2次近似,得到修正斜视距离史。距离史误差的分析结果表明,修正斜视距离史能够满足窄波束小斜视的成像要求。在算法推导部分,首先通过距离空变的相位补偿因子和参考距离上的时延补偿因子,将多接收阵信号转变成了单基斜视信号,再借用斜视单基距离多普勒算法,提出小斜视角多接收阵合成孔径声呐距离多普勒算法。最后通过计算机仿真实验证明了本文方法的有效性和正确性。     

多脉冲宽带相关成像的分辨率研究

在多种成像方式的统一物理模型 - 旋转体成像模型基础上,研究了逆合成孔径声呐成像(ISAS)、宽带相关成像(WBC)的成像机理,分析了它们的距离和方位分辨率.从中引出一种多脉冲宽带相关成像研究思路,理论分析了多脉冲宽带相关成像的分辨率.分析结果表明,多脉冲宽带相关成像方法能解决逆合成孔径成像算法在水声应用中必然碰到的测距和测速之间矛盾的问题,并且方位向分辨率与宽带相关成像(WBC)方法相比大为提高.最后通过数字仿真将多脉冲宽带相关成像算法运用到对实际水下延展目标的成像中,初步验证了该方法的分辨能力.     

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。     

三维声呐成像系统在防波堤水下安装块石中的运用

防波堤工程水下块石安装的效率及安全是工程中至关重要的部分,而传统的安装方法和检测手段存在严重不足。三维实时声呐成像系统有效克服了传统方法的弊端,具有实时、高效、清晰、保证人员安全的优势。并且能够在水下能见度极低、海况条件差等复杂条件下正常工作。以以色列阿什杜德港防波堤工程为例,总结利用水下三维声呐成像系统安装人工护坡块石所采取的技术与控制措施,具有较高的适用和推广价值。     

基于粒子滤波的声呐图像目标跟踪算法研究

声呐图像目标跟踪技术在水下UUV作战系统中具有重要意义,由于水声环境复杂,噪声干扰严重,导致声呐目标跟踪效果欠佳。本文针对UUV声呐成像特点,首先给出一种改进的Curvelet变换图像增强方法,可以有效降低声呐图像噪声并在一定程度上增强目标图像的边缘。并此基础上,提出一种基于粒子滤波的声呐目标跟踪算法以获得更为准确的目标跟踪效果。仿真结果表明,相较于传统声呐目标跟踪,该方法具有更好的目标跟踪精度以及鲁棒性。     

转向目标逆合成孔径成像技术

针对水中目标逆合成孔径成像问题,建立了转向(旋转)运动目标的信号模型,研究提出了频域反向投影和等效圆周合成孔径2种逆合成孔径成像方法。理论和仿真分析表明:频域反向投影法的原理清晰,易实现,成像质量较高;等效圆周合成孔径法利用双线性内插和快速傅里叶变换,在逆合成孔径大小少量损失的情况下,有效提高了计算效率。     

基于仿真的航空指挥和保障系统数字化设计技术

结合航空指挥和保障系统的特点,借鉴系统工程理论方法,提出面向航空指挥和保障系统的CAMP数字化设计方法。给出航空指挥和保障系统一体化协同设计平台架构,以及平台搭建过程中涉及的关键技术。以某型航空指挥和保障系统设计为例,介绍如何基于一体化协同设计平台实现面向不同设计人员和设计过程的航空指挥和保障系统论证、设计、仿真、集成与验证的一体化过程,对提出的理论方法进行应用验证。     

嵌入式零树小波在合成孔径声纳图像压缩中的应用

合成孔径声纳（SAS）图像具有分辨率高、数据量大特点,给数据存储和传输带来困难。由于合成孔径图像像素间具有一定的相关性,采用嵌入式零树小波（EZW）编码算法,利用小波系数的相关特性可以达到压缩图像的目的。文章研究了基于嵌入式零树小波的合成孔径声纳图像的压缩和解码算法,并用合成孔径声纳图像对算法进行了测试,采用峰值信噪比、均方误差、压缩比三项技术指标对图像压缩质量进行了评估。结果验证了基于嵌入式小波零树图像编码算法的合成孔径图像的压缩和解码算法可行性。     

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。     

基于强点目标的条带SAS自聚焦研究

合成孔径成像中,主要通过自聚焦校正剩余相位误差。相位曲率自聚焦是一种典型的条带SAR自聚焦方法,算法利用不同强点目标估计不同孔径相位误差曲率,对整个孔径相位曲率进行二次积分得到相位误差。侧摆偏差幅度较大时,条带SAS合成孔径图像中强点目标在距离向和方位向都会散焦,导致传统基于强点的条带SAR自聚焦算法无法直接用于条带SAS自聚焦。该文提出在距离压缩后利用强点目标的运动轨迹提取强点目标对应的存在误差的线性调频信号,对强点目标对应的信号进行解线频调处理得到相位误差函数并计算相位曲率。通过二次积分得到整个孔径的相位误差,从而提取侧摆误差。仿真结果表明改进算法可用于条带SAS中聚焦。     

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。     

基于时频滤波的SAS解多普勒质心模糊改进算法

为提高合成孔径声纳（SAS）解多普勒质心模糊的准确性,文章对传统的解模糊算法-波长差异法进行了改进。将距离压缩后的数据进行时频滤波,去除强散射点对功率谱扭曲的影响,进而提高波长差异法的估计精度。计算机仿真实验证明了该方法的有效性。     

常规潜艇可靠性参数的选择

选择常规潜艇的可靠性参数是开展常规潜艇可靠性工作的必要条件。针对常规潜艇的特点,确定常规潜艇可靠性参数选择的基本原则。通过分析,选择常规潜艇及其系统和设备的可靠性参数,建立常规潜艇可靠性参数体系。