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.     

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。     

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。     

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.     

自适应相位差估计器

介绍了自适应相位差估计器的原理,给出了算法的仿真结果和对实际数据的相位差估计结果,意在通过自适应相位差估计器对各阵元通道间的相位差进行测量,利用测量结果对多阵元接收系统进行时延差补偿.通过仿真与实际信号的分析,自适应相位差估计器具良好抗干扰能力,相位差估计精度高,学习速度快等优点,可以用此方法进行系统相位差估计.     

调频连续波SAR距离-多普勒成像算法研究

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）因具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高的优点而受到越来越广泛的关注。介绍了调频连续波SAR的去调频信号模型和成像几何模型,重点推导了改进的距离-多普勒算法的流程,通过忽略斜置项和剩余视频相位项（RVP）对成像的影响,从而简化了算法复杂度,并给出了精确成像所需的方位向匹配滤波函数的改进方法,最后通过仿真验证了该算法的正确性和可行性。     

拖曳线列阵声呐噪声测向方法及误差分析

开展抗干扰能力强的高精度线列阵测向算法研究,对于提高拖曳线列阵声呐装备实际作战性能具有重要意义。本文给出一种适用于拖曳线列阵声呐的宽带噪声信号波达方向估计方法,利用波束形成结果,解算指向性图极大值位置,可以估算目标大致方位。分裂阵半波束处理输出左右子阵的相位差,通过解算可以精确估计波达方向。在此基础上,从阵列信号处理理论和水声工程应用角度,系统分析影响拖曳线列阵声呐噪声测向精度的各方面因素,探讨测向误差的分布规律,最后给出提高测向精度具体方法及修正措施。     

浅海宽带声源深度判决方法

被动声呐系统具备区分水面和水下目标的能力是十分重要的。针对此问题,文章提出了一种在浅海环境下利用单水听器区分水面和水下目标进行分类的方法。声源深度判决问题可以看作二元分类问题,在理想浅海波导的相干多途信道模型下,推导了海底和海面反射声与直达声时延差比值的关系式,并基于该比值构建了与声源距离无关的深度判决统计量,利用该统计量与预设门限进行对比,可以对水面和水下声源进行区分。在宽带噪声源的假设下,接收信号的功率谱中含有与多途时延量有关的周期分量,对功率谱进行稀疏性约束,可利用正交匹配追踪算法对海底和海面反射声时延进行估计。计算机仿真给出了时延估计性能,分析了时延估计误差对算法的影响性能,同时利用蒙特卡罗试验方法验证了所提声源深度判决方法的有效性。     

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。     

小波分析在惯性—多普勒声呐组合导航系统中的应用研究

在惯性-多普勒声呐组合导航系统中,多普勒声呐为惯性导航系统提供舰船的外部速度信息.组合导航系统的速度误差主要取决于多普勒声呐测速误差,多普勒声呐的性能将决定惯性导航系统的精度.由于舰船的摇摆、风浪、海水温度、多普勒声呐本身的缺陷等因素,使多普勒信号中不可避免地受到其噪声的影响.针对多普勒声呐信号的特点,采用小波变换对声呐信号进行多分辨力分析.利用Daubechies小波函数,采用阈值去噪的方法,能够在低信噪比的情况下准确地估计多普勒声呐的频移,从含有噪声的多普勒信号提取出原始信号.通过仿真实验表明,将小波分析应用于惯性-多普勒声呐速度组合导航系统中,能有效提高导航系统的速度精度.