一直以來,便攜、高速實時陣列式成像系統(tǒng)的研究與設計,是所有海洋工作者與研究者們孜孜不倦努力的目標。陣列式成像是利用大型二維陣列以獲取三維超高分辨率聲學圖像的一種探測方式。目前,對于陣列式成像系統(tǒng)的研究主要集中在以快速、高分辨率、強魯棒性為設計目標的基陣設計、波束形成算法以及相關的軟硬件設計等幾個方面。借鑒傳統(tǒng)B型超聲成像技術并結合合成孔徑技術、陣列式成像技術等相關理論研究和實踐基礎,設計并實現(xiàn)一種基于稀疏陣列的水下超聲成像軟硬件系統(tǒng),驗證了一種一次發(fā)射-接收過程就可實現(xiàn)成像的稀疏陣列成像方式,并通過仿真實驗與硬件系統(tǒng)試驗共同驗證該算法的正確性。水聲換能器,即水聲傳感器,其設計對于系統(tǒng)的成像質量具有決定性作用。傳感器陣元的設計與布陣排列直接影響成像系統(tǒng)最終性能。文章從傳感器陣元的尺寸作為切入點分析不同孔徑傳感器陣元響應與不同陣元間距布陣的傳感器陣列性能,利用乘性定理設計了雙正面稀疏陣列并將其與Mills cross陣列進行性能對比明確了該型陣列的結構優(yōu)勢,本系統(tǒng)將其作為稀疏陣列成像的前端成像陣列。首先,文章重點分析了一次發(fā)射-接收成像方式的波束形成算法,對近場與遠場波束形成性能的差異進行...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 稀疏陣列成像國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要內容和結構安排
        1.3.1 論文主要解決的問題
        1.3.2 論文的內容安排
第二章 稀疏傳感器陣列設計與性能分析
    2.1 傳感器設計基礎
        2.1.1 傳感器的分類
        2.1.2 壓電水聲傳感器的性能分析與選擇
    2.2 稀疏傳感器基陣的評價方法
        2.2.1 稀疏陣列指向性分析
        2.2.2 稀疏陣列分辨力與孔徑分析
    2.3 一種乘性處理的稀疏陣列設計
        2.3.1 乘性處理與PCA
        2.3.2 雙正面陣元位置計算
        2.3.3 雙正面陣元與Mills cross陣列的性能比較
    2.4 本章小結
第三章 稀疏陣列成像波束形成算法分析
    3.1 MIMO陣列模型與波束形成基礎
    3.2 近遠場波束性能分析
        3.2.1 線性陣列波束輸出
        3.2.2 近遠場波束形成分析
    3.3 多焦點波束形成性能分析
        3.3.1 多焦點波束性能分析
        3.3.2 幅度變跡函數(shù)波束形成性能
    3.4 稀疏陣列成像方式
        3.4.1 成像區(qū)域構建
        3.4.2 一次發(fā)射-接收成像算法實現(xiàn)
    3.5 本章小結
第四章 基于散射模型的大孔徑稀疏陣列成像仿真
    4.1 高頻近場回波特性公式
    4.2 回波信號模型
        4.2.1 回波波形仿真
        4.2.2 回波模型驗證
    4.3 成像仿真
        4.3.1 陣列結構與目標設置
        4.3.2 仿真參數(shù)設置
        4.3.3 仿真結果分析
    4.4 本章小結
第五章 稀疏基陣成像驅動電路系統(tǒng)改進設計與成像系統(tǒng)分析
    5.1 成像前端系統(tǒng)設計
        5.1.1 單極性脈沖寬度調制
        5.1.2 對稱T型濾波器設計
    5.2 系統(tǒng)調試與分析
        5.2.1 系統(tǒng)測試平臺搭建
        5.2.2 整體測試
    5.3 成像系統(tǒng)分析
        5.3.1 成像實現(xiàn)過程
        5.3.2 性能分析
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻
作者簡介
攻讀碩士期間發(fā)表論文
攻讀碩士期間參與項目情況



本文編號：3933089