关于双基地声呐定位及其优化算法的研究

由于一般的双基地系统为T/R-R型双基地声呐,发射和接收站都可以提供测量数据,于是存在冗余信息。所以,双基地声呐定位问题,实质上就是非线性系统的优化问题。为了更充分的利用冗余的观测信息,提出一种基于加权最小二乘的双基地声呐定位优化算法(WLS算法),并与传统的基于波达时间定位算法(TOL算法)进行了比较。     

匹配场噪声抑制:原理及对水听器拖曳线列阵的应用

近年来水声信道中离散噪声源的抑制问题备受关注. 提出一种解决此问题的新的原理. 这种原理可称为匹配场噪声抑制(MFNS). 基于作者课题组已有的工作, 现已充分理解离散噪声源干扰如何影响水听器拖曳线列阵的性能. 在这一发现的启发下, 提出新的匹配场噪声抑制方法. 这种方法开发和利用噪声传输信道的特性, 达到远优于现有方法的噪声抑制效果. 它以匹配场的概念和最优传感器阵列处理的概念相结合, 实现离散噪声源的抑制, 同时保持最优波束用于接收所需要的远场平面波信号. 导出了一个约束最优的MFNS波束形成器, 其约束条件是平面波信号响应为一, 而离散噪声源的匹配场响应为零. 给出了该波束形成器权向量的闭式解. 计算机仿真与理论分析的结果十分一致.     

基于前视声呐的水下移动障碍物运动参数预测

针对水下未知环境中移动障碍物的运动速度预测,提出一种基于多波束前视声呐预测方法.首先,对多波束前视声呐采集的障碍物三维点云数据进行滤波处理,并采用并行搜索树算法进行数据分块处理以分离出单个障碍物.然后,分别计算声呐每一采样时刻障碍物虚拟质心位置,并修正由无人潜航器船位差所产生的虚拟质心位置变化;建立自适应神经模糊推理系统模型,根据输入的虚拟质心位置依次预测移动障碍物的速度和方向角.最后,进行Matlab仿真实验,仿真结果表明:基于前视声呐探测数据获取的虚拟质心能够准确反映移动障碍物的运动趋势,基于此的自适应神经模糊推理系统能够准确预测移动障碍物的运动参数.     

小斜视多子阵合成孔径声呐Chirp Scaling成像算法

为了解决现有多子阵合成孔径声呐成像算法在小斜视下没有考虑斜视带来的时延和多普勒频率改变,从而导致成像效果不佳的问题,提出一种小斜视多子阵合成孔径声呐Chirp Scaling成像算法.建立了斜视多子阵合成孔径声呐的精确距离史模型,并将其近似成单基斜视距离史,再引入一个修正项以修正近似误差.通过对回波信号补偿修正项对应的相位和时延,就可以将斜视多子阵信号转变为斜视单基信号,从而能够借鉴已有的斜视单基Chrip Scaling成像算法.通过对比现有算法和所提出算法处理斜视仿真数据和实测数据的结果,验证了所提出算法的有效性和正确性.     

水下航行器自由视角探测的多波束声呐仿真

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法．首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像快速生成;其次建立水下地形、航行器路径和探测视角耦合的自由扫测模型,实现水下自由视角扫测与成像;最后针对声呐图像干扰的高逼真仿真问题,提出一种基于实测数据拟合的结构化噪声和回波重影建模方法,进一步提高仿真声呐图像的逼真度．实验结果表明：该模型能够有效实现水下航行器自由视角扫测过程的位姿和声呐数据组合仿真,生成具有一定逼真度的多波束声呐图像．     

一种基于粗集与小波的声呐图像降噪方法

声呐图像具有低对比度和边缘恶化的特点,传统的声呐图像散斑噪声降噪方法又不能较好的保持图像边缘和细节,因此提出了一种新的基于粗集与小波的声呐图像降噪方法。该方法通过考察散斑噪声的统计特征,利用粗集中的等价关系将声呐图像划分为若干子图,对子图进行对数变换后完成小波变换,采用自适应阈值函数处理小波系数,应用小波逆变换和指数变换得到降噪后的子图,将降噪后的子图进行叠加得到最终的降噪图像。通过新算法在实际声呐图像中的应用,实现了在保证降噪效果的同时能够较好地保持图像边缘及细节特征,验证了算法的有效性。     

双频识别声呐在浑浊海域ROV海管调查中的应用

【目的】为解决混浊海域ROV海管调查遇到的困难,引入双频识别声呐协助作业。【方法】在中国南海某浑浊海域ROV海管调查作业中,搭载双频识别声呐,对整段海管、特征点进行声学成像,同时与ROV搭载光学摄像头成像进行对比。【结果】在浑浊海域海管调查应用中,双频识别声呐可以在ROV搭载光学摄像头无法成像的情况下声学成像,生成几乎等同影像质量的图像。【结论】作为一种目视检查手段,ROV搭载双频识别声呐可以清楚地观察海管的状态,实时呈现动态画面,有效地协助作业人员在浑浊海域进行ROV海管调查,极大地提高了作业的安全,保证了作业质量;而且,ROV搭载双频识别声呐在浑浊海域海管调查时的速度不亚于在能见度良好海域中的调查速度,保证了其作业效率和经济性。     

舰载直升机吊放声呐搜潜效率的仿真研究

以往对于直升机吊放声呐搜潜效率的处理过于简便,与实际状况不符。深入分析了吊放声呐在水平面和垂直面内搜潜的过程,并通过仿真研究了吊放声呐的搜潜效率,分析了影响搜潜效率的因素,可为反潜作战研究提供参考。     

多接收阵合成孔径声呐CZT成像算法

针对多接收阵合成孔径声呐(SAS)收发阵元是空间分开的,双根号之和形式的距离历程导致点目标二维谱解析表达式求解困难这一问题,在"非停走停"模式下建立了多接收阵合成孔径声呐距离历程模型,并采用级数反演的方法推导了点目标的精确二维谱.分析距离徙动后发现:可以通过近似将其变为斜距变量的线性函数,进而利用Chirp-z变换进行距离徙动校正,避免了插值处理,提高了算法效率,保证了相位保真度.仿真实验和实测数据测试验证了本文算法的优越性.