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高分辨率多波束成像声呐关键技术研究

近二十年来,随着海洋资源开发和海洋防卫技术的快速发展,对高分辨率成像声纳的需求越来越迫切,作为水下探测的重要手段,在水下高速目标的轨迹测量、海底地形地貌的绘制、水下目标识别、无人水下作战平台的声探测引导、舰艇的避碰和航空母舰等大型舰船防蛙人袭击的警戒中发挥着重要作用。同时,在水下援潜救生领域中,通作对水下目标的构造、姿态及周围水环境的清晰认识,能够为援潜救生方案提供必要的技术支持,而且还能够实时监测水下作业和监督方案的可靠性实施。本文以国家“863计划”自动化领域中的“堤坝安全检测水下机器人”项目为主要应用背景开展的,提出了一种基于并行互连拓扑网络的实时高分辨率多波束成像声纳系统方案,并围绕系统的设计与实现展开了一系列关键技术的研究工作。主要研究内容包括:并行处理系统的性能分析研究;并行互连拓扑网络结构研究,并详细讨论了反图拓扑网络;在上述并行处理互连网络研究的基础上,进行了多DSP节点的声纳信号并行处理系统的设计与实现研究;然  (本文共182页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

多波束前视声呐图像提高分辨率技术研究

高分辨率的声呐图像可以更加清晰、真实地呈现水下探测场景中的目标信息,是目标探测、定位、识别与跟踪的重要依据,在海底地形测绘、堤坝缺陷检测和水下搜救打捞等国防和民生领域中发挥着重要作用。在高分辨率声呐中,距离向分辨率可以通过增大系统带宽的方法实现,方位向分辨率则依赖于阵列孔径,而增大孔径尺寸又会显著增加通道数量,进而增加系统的功耗和体积。本文针对课题组研制的一款多波束前视声呐系统,在不改变硬件设备的基础上,对多波束前视声呐图像提高分辨率技术展开研究,具体工作包括以下几个方面:(1)提出并实现了一种基于失真度评估的时变聚焦波束形成算法。针对声呐系统对复杂多变的水下场景进行高分辨率精细成像的要求,该方法将聚焦点的时间结构与半圆形阵列的空间结构联系起来,建立了近场时变聚焦模型,获得了各个聚焦点精确的延时信息;通过失真度评估准则选择聚焦距离和声速等级,并采用分段近似的方法实现了近场聚焦;在兼顾波束方向图的各项性能指标的基础上,利用二阶锥规...  (本文共96页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

多波束合成孔径声呐成像技术研究

多波束测深声呐是当代海洋开发、地形测绘、资源探寻的重要设备,在我国开展高分辨率多波束成像声呐技术的研究具有广阔的应用前景和重要的战略意义。目前多波束测深声呐受波束脚印大小的影响,其航向上的分辨率较低,这从根本上限制了多波束测深声呐对水下目标及海底地形探测的精度及声呐成像质量。而合成孔径技术能够采用小物理孔径基阵,依靠信号处理虚拟合成大孔径基阵来获得方位向高分辨率。本文在深入研究合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar, SAS)原理及成像算法的基础上,主要致力于合成孔径技术与多波束测深声呐的结合,即重点研究多波束合成孔径声呐成像技术,最后对运动补偿技术进行了研究。首先从合成孔径声呐成像技术入手,说明了合成孔径声呐具有高方位向分辨率的原因,给出了点目标SAS回波数据的计算机仿真过程,并重点介绍了常规单接收基元SAS二维成像算法。论文对多接收基元SAS成像算法进行了深入的研究,分析了停-走-停模型下多接收基元S...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

《电子技术与软件工程》2016年02期
电子技术与软件工程

舰载声纳系统噪声干扰过高的原因分析

在我国的海军力量中,水面舰船为重要的组成部分,是海军中优先发展的重要装备之一。随着科学技术及设计水平的提升,水面舰船的生命力与作战能力高低的衡量指标变为舰船综合隐身能力的强弱,在现代战争中,如果敌人发现舰船,那么这也意味着死亡。舰载声纳系统在舰船中十分关键,可有效的探测和攻击敌被动声纳,但当系统受到的噪声干扰过高时,舰载系统将无法正常工作,从而增加敌人发现舰船的可能,影响舰船的作战性能。由此可见,舰载声纳系统噪声干扰过高原因的分析有着非常重要的现实意义。1舰载声纳系统噪声干扰来源舰载声纳系统在运行的过程中,舰船的主机、辅机、螺旋桨,声纳导流罩的涡流分界层压力波动等均为声纳系统的噪声来源,在进行噪声干扰过高的原因分析时,首先要对噪声干扰来源进行有效地分析。舰载声纳系统噪声干扰来源的分析方法主要有以下几种。1.1利用舰载声纳系统本身进行分析采用此种方法进行噪声干扰来源分析时,一个重要的前提条件是声纳系统必须要处于正常的工作状态中,主...  (本文共1页) 阅读全文>>

《舰船电子工程》2013年09期
舰船电子工程

舰船声纳系统一体化探讨

1引言高科技条件下的信息化战争中,战场态势瞬息万变,以往那种彼此分立、功能单一的电子装备已远不能适应部队作战需求。一体化技术作为谋求电子装备最佳匹配的一种系统工程技术[1],已成为当前电子装备发展的重点和未来电子装备总的发展方向,为满足当前和未来作战需求提供了技术途径和方法。舰船声纳系统是舰船水声探测水面舰船、潜艇、鱼雷等水中武器的主要手段,将在未来海战场信息战中扮演重要的角色。因此,舰船声纳系统一体化是科技发展和装备发展需求的必然结果,是以计算机软、硬件技术为基础,集中水声、电子、船体结构、材料、总体性能、噪声、电磁兼容等多个专业技术,从功能(警戒、侦察、测距、识别等)、结构(平台、各传感器以及软硬件等)、信息(资源共享、数据融合)三个方面,达成系统的最佳整合,以实现舰船对战场态势的全面感知、提高舰船作战系统的整体效能,对实现武器装备综合一体化具有重要意义。2国外舰船声纳一体化发展现状国外早在上世纪70年代根据舰船作战需求就已...  (本文共4页) 阅读全文>>

《科技资讯》2009年03期
科技资讯

某深弹声纳系统的电磁兼容研究与设计

1电磁兼容概述电磁兼容(EMC:ElectromagneticCompatibility)是研究在有限的空间、有限的时间和有限的频谱资源条件下,各种用电设备或系统共存,且不致引起性能降级的一门科学。电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境下能正常工作,并且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。2元器件的选择2.1电阻的选择本声纳系统为CW脉冲,用有引脚的电阻可以满足电路设计要求。金属膜电阻,适用于高功率密度和高准度的电路中;绕组电阻,有很强的电感特性,因此在对频率敏感的应用中不能用,适用于大功率电路;在放大器的设计中,频率高的环境下,电阻的阻抗会因为电阻的电感效应而增加。2.2电容的选择在本声纳设计中大量采用贴片电容,贴片电容的寄生电感几乎为零,总的电感也可以减小到元器件本身的电感、通常只是传统电容寄生电感的1/3~1/5,自谐振频率可达同样容量的带引线电容的数倍。3导线的布局设计3.1电源线的布局除直接由电磁辐射引起...  (本文共1页) 阅读全文>>

《声学与电子工程》1988年04期
声学与电子工程

MESOTECH971型声纳简介

由加拿大TAMTECH有限公司研制的MESOTECH 971型彩色图象声纳(CoLORIMAGE SONAR)是应用微机技术的遥控潜水糕(ROV)用的新型脉冲式声纳。。它为ROV在水下寻找目标、定位,避撞和进行检测提供了有力的辅助,现已被英‘国SUB SEAOFFsHORE公司的“先锋”号ROV作为标准配置设备;广泛地使用在钻井服务i‘管遭检查及平台检测等水下作业中。 ,:,i 971型声纳系统由水下声纳头、水面信号处理装置和显示监视器以及连接电缆组成。 声纳头如图1所示,尺寸为89mm(直径≯×。380mm(长)÷’在水中重1.、4kg。由于体积小、重量轻,可以装在最小型的靛oV上或水下电视摄象机的侧边:声纳头由收发合一的换能器、换能器转动步进马达、换能器象限传感器、微处理器、步进马达驱动电路及电源电路组成,外部用铝合金水密外壳封装,最大工作深度为1000m。在’崔先锋肌号。ROV中,‘通过四芯水密龟缆中的两芯把ROV的22~...  (本文共4页) 阅读全文>>