用于水下机器人的主动侧扫声呐图像预处理技术

分析了侧扫声呐接收机的噪声来源：自噪声和水体噪声,概括了它们影响声呐接收机的辐射路径;求出回波噪声的数字特征,在此基础上给出单扫描角度上声呐图像数据的递归最小二乘滤波算法,可提高水下机器人路径规划算法的实时l生。使用超小型远程操纵机器人（ROV）搭载SeaSprite声呐在船池中实验,对比给出预处理前后的声呐回波数据的还原图像,显示效果明显改善。     

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.     

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.     

自适应信号处理抗双基地直达声干扰仿真研究

以双基地声呐水中目标探测为应用背景,针对直达声干扰信号的特性,研究了一种基于自适应信号处理的直达声去除方法,并进行模拟仿真研究,仿真结果验证了算法的有效性。     

潜艇隐蔽性建模与仿真研究

隐蔽性是潜艇生存能力的重要保障,受到诸多因素的制约,除了潜艇本身的隐身性能和敌方的探测系统性能之外,海洋环境对潜艇的隐蔽性也有相当大的影响.本文给出了海洋水文要素与声速的关系,在分析了相关海域的水文条件基础上,基于声线理论和声呐方程,建立了被动声呐对潜探测的数学模型.针对不同的声速剖面,进行了仿真实验,并对结果进行了详细的研究,所得成果为潜艇隐蔽性研究提供了理论依据,也为潜艇的顶层设计和研究工作提供参考.     

基于隐马尔可夫模型的线谱跟踪技术

线谱检测和跟踪是被动声呐信号处理中的重要内容,本文给出一种基于隐马尔可夫模型的线谱跟踪方法。它采用前向后向算法对LOFAR谱图上线谱进行状态估计,然后根据连续检验对每根线谱的起始和终止时间进行检测,实现对单根线谱和多根线谱的检测与跟踪。通过计算机仿真和海试数据处理,验证了基于隐马尔可夫模型的线谱跟踪技术的有效性和稳定性。     

基于改进YOLOv7声光融合水下目标检测方法

多变的光照条件及天气状况将会严重影响水下光学图像的成像质量,为提升水下目标检测的稳定性及检测精度,基于深度神经网络模型,对结合光学图像和声呐图形的多模态方法进行研究。首先,针对实时神经网络检测器架构YOLOv7,通过改进该检测器,使其适用于多模态输入。其次,为了有效地结合来自不同模态的影响特征,提出全新的融合模型YOLOv7-Fusion,并通过引入CE-Fusion模块,实现融合效率和准确度的提升。最后,为了解决数据集缺少的问题,利用快速风格和图像处理算法转化的方法,生成人工数据集。所设计的算法及模型目标识别准确率为0.995,具有较高检测精度;Fps为43.4,具有较高处理效率。该模型可支持真实应用,适用于不同类型的水下场景。     

基于稀疏表示的NMF抗混响方法

在浅海环境中,由于受到混响的影响,主动声呐接收到的信号混淆不清。针对上述问题,提出一种基于稀疏表示的非负矩阵分解(non-negative matrix factorization, NMF)抗混响方法。利用稀疏表示方法处理主动声呐回波信号,然后根据信号的稀疏性,构建基于非负矩阵分解的Kullback-Leibler(KL)问题,通过梯度下降法给出迭代规则,进而得到了目标信号矩阵中的协方差估计。仿真结果表明,相对其他去混响方法,该方法能够有效抑制混响,提高对水下目标的识别率。     

长江口排水板水下成像检测技术

针对长江口深水区域塑料排水板施工检测手段不足的问题,提出水下声学成像检测的新方法,采用高分辨率侧扫声呐和双频识别声呐,实现了水下排水板检测的可视化与可量测。获取水下排水板清晰的影像资料,并且通过双频识别声呐水下定点全环摄像方式能够实现排水板定量检测。新方法弥补了现有检测手段的不足,可作为现有检测手段的重要补充。     

三维成像声呐在重力式码头工程中的应用

针对重力式码头水下结构检测的难题,开展三维成像声呐技术应用研究。分析三维成像声呐的工作原理和仪器构成,研究三维成像声呐应用于重力式码头工程时的测站布置、参数设置、数据处理等。通过点云图像,定性检测了水下障碍物、沉箱安放质量及冲刷淘空;定量检测了构件尺寸、沉箱错台和沉箱间隙;绘制了水下地形图。本文研究结果可为其他水下工程检测提供借鉴参考。实现了重力式码头水下结构外形测量、前沿障碍物识别、沉箱安放质量检测和基础局部冲刷淘空检测。