成孔径声纳发展历史及国内外研究现状论文

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1、成孔径声纳发展历史及国内外研究现状毕业论文目录摘要1Abstract2目录3第一章引言51.1研究背景及意义51.2合成孔径声纳发展历史及国内外研究现状61.3本文研究工作及内容安排8第二章成像原理82.1SAS成像基本原理82.2线性调频信号及脉冲压缩102.2.1线性调频信号112.2.2匹配滤波器技术122.3SAS回波信号模型142.4SAS存在的问题18第三章合成孔径声纳成像算法203.1距离徙动203.2距离多普勒算法223.2.1原始的正侧视距离-多普勒算法233.2.2校正线性距离走动的距离-多普勒算法253.2.3频域校正距离走动和弯曲的距离-多普勒算法283.2

2、线性调频变标算法313.3距离徙动算法(RMA)算法333.3.1距离直接采样形式的RMA算法343.3.2距离DECHIRP形式RMA算法353.4其它成像算法363.4.1极坐标格式(PFA)算法363.4.2频域变尺度(FrequencyScaling)算法363.5算法性能比较37第四章旁瓣抑制技术394.1传统窗函数加权394.2变迹法原理414.2.1双重变迹法（DA）414.2.2复数双重变迹法414.3空间变迹法42654.4非标准Nyquist采样下的推广改进454.4.1整数Nyquist454.4.2非整数Nyquist474.5一维距离向仿真结果分析48第五

3、章SAS成像的旁瓣抑制505.1SVA二维成像处理505.2利用迭代外推法对SVA的改进535.3数字仿真结果及分析55第六章结论586.1本文工作总结586.2工作展望5965第一章引言1.1研究背景及意义我们居住的地球，陆地面积只占其表面积的百分之三十，其它都是浩瀚的海洋。海洋不但是巨大的资源宝库，而且对地球的环境有着巨大的影响。随着科学技术的进步，人们的海洋活动逐渐增多。海洋己渐渐成为人类活动的重要场所。进入九十年代以来，世界各国纷纷加大了对海洋研究和开发的投入。开发和利用海洋资源具有非常重大的意义。二十一世纪被人们称为海洋的世纪。海洋开发、航运、地质勘探、水下物体搜索、军事

4、活动都需要有高效的水下观察手段。陆地上常用的光波和无线电波在水中衰减很快，无法长距离传播，而声波却可以在水中传输很远的距离，因此它理所当然地成为最主要的水下信息载体。随着人类海洋活动的日益增多，各种水声技术和设备迅速发展起来。海底探测作为海洋开发利用的重要手段，倍受人们重视。它包括海底地质勘探、海底地形地貌测绘、水下物体探测等。海底探测的手段很多，有取样探测，水下摄像机成像和声探测成像等。水下较远距离的探测和成像一般都使用声纳设备。目前水底成像声纳主要有回声探测仪，前视声纳、测视声纳（SLS）等。合成孔径声纳（SyntheticApertureSonar简称SAS）是一种新型的水下

5、探测成像声纳，是国际水声高技术研究的热点之一。与普通的声纳相比具有突出的优点：SAS具有很高的横向空间分辨力，而且从原理上来说，它的分辨力与声纳的工作频率和作用距离无关，而仅仅决定于基阵的物理孔径长度。这样我们就可以用较小的声纳基阵和较低的工作频率同时满足近距离和远距离的探测需要。同时，由于分辨力与探测距离无关，SAS还可以获得均匀的空间分辨力。声纳系统中，获得高方位分辨力变得越来越重要、而且也越来越困难。因为为了提高探测距离，工作频率越来越低，而低频条件下提高方位分辨力意味着更长的水听器阵列。但由于拖曳过程中的稳定性和机动性的限制，把基阵长度增加到太大的量级是不现实的，这就使孔径

6、合成技术成为了值得研究的方法。因此，SAS具有利用低频、小尺寸换能器获得远距离高方位分辨率的特点，在高分辨成像领域有着极大的潜在应用前景。然而相对较低的声传播速度、不规则的载体运动误差以及介质起伏等因素制约着合成孔径声纳成像技术在实际环境中的使用。这就使获得更稳定和实用性更强的成像算法和技术变得尤为重要。65合成孔径声纳技术的研究是一个涉及到水声物理、信号处理、声学基阵技术以及计算机技术的综合研究领域。本文将着重研究合成孔径声纳成像算法中的旁瓣抑制技术，对现有的算法加以研究和改进，以达到提高目标点分辨力、降低图像旁瓣干扰的目的。1.2合成孔径声纳发展历史及国内外研究现状合成孔径技术

7、最早起源于雷达成像领域，目的是提高雷达图像的方位分辨力，将它引入声纳领域是从60年代末开始的。然而，合成孔径技术在声纳领域的应用远不如雷达成功，虽然经过三十几年的发展，仍未进入实用阶段。这主要是因为水中声波传播速度较低（相比于电磁波）、声纳载体不规则运动及介质起伏等复杂的水下信息传播环境带来的影响。因此，合成孔径理论日臻完善，但合成孔径技术在声纳中的应用还远未成熟。利用实验进行SAS研究受到各国的普遍重视，一方面可以验证与深化理论研究的结果，另一方面可以为SAS实时处