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声纳成像技术中的多子阵波束域方法研究
| 论文题名： | 声纳成像技术中的多子阵波束域方法研究 |
| 关键词： | 多波束测深声纳;波达方向估计;多子阵波束域 |
| 摘要： | 近年来，随着陆地可再生资源的不断减少，各国将重点愈发放在海洋资源的争夺上，无论在军用还是民用方面，海底资源均能带来巨大利益。因此，对海水中的地形地貌以及目标的探测成为世界各国研究的热点。而图像作为最直观的观测手段更加受到青睐。 水下声成像系统是一个庞大的体系，目前最常用的成像声纳为测深侧扫声纳和多波束测深声纳，其中多波束测深声纳因具有宽覆盖和较高的精度则成为这一领域最受青睐的声纳设备。此论文将研究的主要方向放在预处理中参数的估计部分。要想获得水声图像，首先要对方位角（DOA-Direction Of Arrival）、回波返回时间（TOA-Time Of Arrival）以及回波方向上的回波强度（IOA-Intensity Of Arrival）三者进行精确估计。其中IOA可由回波信号上的幅度信息得到，DOA估计技术作为研究的重点以拓展出多种高分辨方位算法，然后通过幅度检测法、相位检测法或者两者联合检测法求得该方位角上对应的回波TOA。而相位检测方法具有超宽覆盖的优势，因此在传统分裂波束相位检测方法上发展出一系列检测方法。 本论文为解决多波束测深声纳中使用传统分裂波束相位检测法中DOA精度与相位差非模糊区间长度不能共存这一问题，引入侧扫声纳中的三阵元相位中心互相关技术，将其与波束形成技术结合，首先进行理论推导得到角度、相位差以及回波到达角度的估计误差的理论表达式，然后再进一步利用计算机仿真来分析该方法的实用性。并探究其不同条件下的估计性能，主要工作有以下几点： 1、推导分裂波束相位检测方法中的DOA估计值与相位差非模糊区间的理论表达式，分析总结其局限性，在进一步进行文献调研的基础上，把侧扫声纳中的三阵元相位中心互相关技术应用到多波束测深声纳中，进一步推导出得出该方法在在子阵波束域的理论表达式，并且通过波束域相位中心互相关（BPCCC：Beamspace Phase Center Cross-Correlation）技术估计其参数，对其估计性能进行理论分析，验证其可行性。 2、在理论推导的基础上，通过建立信号模型与仿真海底，在相同前提下对传统相位差分裂波束技术与BPCCC技术进一步进行进行计算机仿真验证，首先推导得到BPCCC方法理论上的最优子阵结构值，仿真验证其理论值的正确性，进一步通过仿真验证传统分裂波束相位检测方法与BPCCC方法的参数估计性能。 3、通过对全文内容分析总结、得出结论，探究BPCCC方法在其最优子阵结构下是否可以同时保证DOA高精度与主波束内相位差非模糊区间的长度突破传统上检测方法的限制，以达到更高的性能水平。 |
| 作者： | 周岸歌 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 鲁建华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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