【摘要】：在水聲領(lǐng)域的研究之中,對(duì)于水下目標(biāo)聲吶的回波信號(hào)研究是海洋研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。聲波從傳播到目標(biāo)物體到反射回來(lái)的過(guò)程中產(chǎn)生的目標(biāo)回波攜帶有目標(biāo)物體的一些特征信息,對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以得到物體的回波信號(hào),通過(guò)得到回波信號(hào)以及對(duì)信號(hào)的成像處理過(guò)程,可以檢測(cè)出目標(biāo)物體的特征及信息。因此,對(duì)于水下目標(biāo)物體的回波信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn),快速的仿真,以及對(duì)回波進(jìn)行圖像域的高分辨率合成的研究具有重要的價(jià)值。對(duì)于回波信號(hào)的仿真,本文針對(duì)傳統(tǒng)二維水下聲學(xué)模型的局限性,提出了新的三維水下聲學(xué)傳播損耗模型,該模型的射線程函方程使用地理中常見(jiàn)的緯度、經(jīng)度和高度來(lái)計(jì)算。模型通過(guò)緯度,經(jīng)度和高度三個(gè)坐標(biāo)建立球形坐標(biāo)系,定義射線在海水中實(shí)時(shí)位置與運(yùn)動(dòng)方向來(lái)模擬射線的傳播路徑,最后得出從聲源到點(diǎn)目標(biāo)所需要的傳播時(shí)延。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,運(yùn)用本文方法可以有效、準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的進(jìn)行聲吶回波信號(hào)的仿真。對(duì)于回波信號(hào)成像處理,需要一種效率高,分辨率高的成像算法,重點(diǎn)探討了合成孔徑成像算法的原理。合成孔徑的算法主要來(lái)源于合成孔徑雷達(dá),本文將合成孔徑算法運(yùn)用到聲吶成像中,主要對(duì)距離多普勒,波數(shù)域以及線性調(diào)頻算法的成像原理進(jìn)行了分析,從時(shí)間復(fù)雜度、成像精度的方向,通過(guò)仿真結(jié)果對(duì)比各個(gè)合成孔徑算法。最后,針對(duì)實(shí)際理想環(huán)境下的水下目標(biāo)物體,建立了程序軟件平臺(tái)并進(jìn)行仿真成像處理,通過(guò)對(duì)水下二維目標(biāo)物體和三維目標(biāo)物體進(jìn)行成像仿真,驗(yàn)證了通過(guò)線性調(diào)頻算法來(lái)進(jìn)行成像處理,可以提高時(shí)間效率與成像精度。
【圖文】：

10圖2.7 LFM信號(hào)波形圖及其幅頻特性圖由圖2.7可以看出在0.5ms至1.5ms區(qū)間有2個(gè)波峰和在1.5ms至2.5ms區(qū)間中有四個(gè)波峰�？梢园l(fā)現(xiàn)，發(fā)射信號(hào)的波形隨時(shí)間的變化越來(lái)越密集，信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨時(shí)間會(huì)發(fā)生變化，所以LFM信號(hào)符合聲吶信號(hào)在水中傳播的特點(diǎn)。2.4.2 線性調(diào)頻信號(hào)的脈沖壓縮脈沖壓縮指將原信號(hào)通過(guò)匹配濾波的方式進(jìn)行壓縮，從而可以得到最大的信噪比以及高分辨率的技術(shù)。假設(shè)發(fā)射信號(hào)為 s( t )，此時(shí)需要復(fù)制一個(gè)信號(hào)記為 g (t ) s( t )，假設(shè)從回波發(fā)送到接收器接收到信號(hào)回波的時(shí)間為0t ，假定忽略回波過(guò)程中聲波產(chǎn)生的能量損耗，則可以得到回波信號(hào)為0( ) ( )rs t s t t（2.13）經(jīng)過(guò)相關(guān)處理，此時(shí)可以得到輸出信號(hào)為*( ) ( ) ( )out rs t s u g u t du （2.14）假設(shè)匹配卷積濾波器中的波形為 ，，則可以得到( ) ( ) ( ) ( ) ( )out r rs t s t h t s u h t u du （2.15）其中*h (t ) g ( t )（2.16）通過(guò)上述公式

南京郵電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第二章 水下聲學(xué)與聲吶系統(tǒng)2g (t ) s (t ) p (t / T ) exp( j kt)（2回波信號(hào)：20 0( ) (( ) / ) exp( ( ) )rs t p t t T j k t t（2濾波器中加入的信號(hào)：* 2h (t ) g ( t )=p (t / T ) exp(- j kt)（2此時(shí)，輸出信號(hào)：*( ) ( )out rs s u g u t du （將上述圖 2.7 中的聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)間域壓縮后的結(jié)果如下：
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB56

【參考文獻(xiàn)】

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9 朱W

本文編號(hào)：2646928