對水下安靜沉底、掩埋目標(biāo)的主動聲探測是目前水聲領(lǐng)域具有重要意義的研究課題,由于目標(biāo)聲散射特性隨目標(biāo)幾何形狀、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等參數(shù)而變化,而且在實(shí)際環(huán)境中受混響干擾嚴(yán)重,如何檢測信號、估計信號參數(shù)、進(jìn)而提取與目標(biāo)屬性相關(guān)的信號特征成為亟待解決的問題。本文以自由場目標(biāo)散射特性為出發(fā)點(diǎn),利用稀疏信號表示理論實(shí)現(xiàn)對散射回波信號的參數(shù)估計,并且考慮實(shí)際探測背景,提出適用于混響等干擾背景下的參數(shù)估計方法,為水下目標(biāo)探測識別提供基礎(chǔ)。論文以目標(biāo)聲散射理論為基礎(chǔ),首先介紹簡單形狀殼體目標(biāo)的聲散射特性,建立目標(biāo)散射信號在時域與頻域的基本特性,并以實(shí)驗(yàn)研究為基本對象,介紹消聲水池目標(biāo)聲散射測量實(shí)驗(yàn),以及湖試目標(biāo)探測實(shí)驗(yàn)。通過對理論與實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)聲散射信號特點(diǎn)的研究,為信號模型的建立與參數(shù)估計算法的研究提供理論基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支撐。針對自由場環(huán)境中目標(biāo)聲散射信號的參數(shù)估計和成分分離問題,論文從頻率估計和時延估計兩個方面展開研究。為實(shí)現(xiàn)這一目的,在發(fā)射信號為線性調(diào)頻信號的情況下,將目標(biāo)聲散射回波信號建模為多分量線性調(diào)頻信號的線性疊加,各分量由頻率參數(shù)或者時延參數(shù)確定,而信號模型在參數(shù)空間上是稀疏的。為估計信號參數(shù),引入稀... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

Bluefin-21型AUV及其測量實(shí)例Fig.1.1Bluefin-21AUVandameasuredexample

圖 1.2 金槍魚機(jī)器人公司水下潛器產(chǎn)品系列Fig.1.2 Bluefin Robotics Unmanned Underwater Vehicles 系列 AUV 以其靈活擴(kuò)展性被應(yīng)用于多種水下目標(biāo)探測系統(tǒng)的索中，以 Bluefin-21 型 AUV 為平臺，搭載美國鳳凰國際控股與曳聲波定位儀（Towed Pinger Locator, TPL），進(jìn)行失事客機(jī)黑匣luefin-12 搭載的 BOSS（Buried Object Scanning Sonar, 掩埋目標(biāo)門為探測水下掩埋目標(biāo)所設(shè)計的系統(tǒng)[9]，如圖 1.3 所示。這套系吶獲得目標(biāo)區(qū)域的多方位圖像，以便對掩埋、半掩埋或者沉底目性球形發(fā)射器發(fā)射頻帶為 3-20kHz 的信號，照射到周圍海底；接平面基陣（如圖 1.3 右圖所示），其接收海底散射信號后經(jīng)時延系統(tǒng)在正下方可達(dá)到的橫向分辨率為 15cm，而縱向分辨率為

圖 1.2 金槍魚機(jī)器人公司水下潛器產(chǎn)品系列Fig.1.2 Bluefin Robotics Unmanned Underwater VehiclesBluefin 系列 AUV 以其靈活擴(kuò)展性被應(yīng)用于多種水下目標(biāo)探測系統(tǒng)的搭載平臺，如在 MH370 搜索中，以 Bluefin-21 型 AUV 為平臺，搭載美國鳳凰國際控股與美國海軍共同研制的拖曳聲波定位儀（Towed Pinger Locator, TPL），進(jìn)行失事客機(jī)黑匣子的搜索[8]。此外，由 Bluefin-12 搭載的 BOSS（Buried Object Scanning Sonar, 掩埋目標(biāo)掃測聲吶）系統(tǒng)則是專門為探測水下掩埋目標(biāo)所設(shè)計的系統(tǒng)[9]，如圖 1.3 所示。這套系統(tǒng)利用一個寬帶調(diào)頻聲吶獲得目標(biāo)區(qū)域的多方位圖像，以便對掩埋、半掩埋或者沉底目標(biāo)進(jìn)行識別。其中無指向性球形發(fā)射器發(fā)射頻帶為 3-20kHz 的信號，照射到周圍海底；接收器基陣為9 行、41 列平面基陣（如圖 1.3 右圖所示），其接收海底散射信號后經(jīng)時延聚焦形成海底成像。該系統(tǒng)在正下方可達(dá)到的橫向分辨率為 15cm，而縱向分辨率為 8cm。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于小波變換的水下目標(biāo)彈性散射提取方法研究[D]. 郭雪松.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[3]基于時頻分析與圖像形態(tài)學(xué)的目標(biāo)回波檢測[D]. 朱旭.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[4]基于Duffing方程的強(qiáng)混響下弱信號檢測[D]. 趙小紅.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]高階統(tǒng)計量在水雷目標(biāo)特征提取中的應(yīng)用[D]. 張曉云.哈爾濱工程大學(xué) 2008



本文編號：3540790