多波束合成孔徑聲納載體運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)不斷的發(fā)展，對于海洋資源的需求也越來越大，合成孔徑聲納作為一種高效的海洋探測工具，能夠?yàn)楹Ｑ筚Y源的開發(fā)提供有力的技術(shù)支持。傳統(tǒng)的側(cè)掃合成孔徑聲納，在聲納的正下方區(qū)域地距分辨率很低，會(huì)形成測繪盲區(qū)，多波束合成孔徑聲納結(jié)合了合成孔徑技術(shù)和多波束測深技術(shù)，解決了這一問題，實(shí)現(xiàn)了測繪區(qū)域的全覆蓋、無盲區(qū)測量，具有很好的發(fā)展前景。
　　由于海洋環(huán)境的影響，多波束合成孔徑聲納的載體會(huì)偏離理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而影響多波束SAS的成像質(zhì)

2、量，因此運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償技術(shù)是提高多波束SAS成像質(zhì)量的有效手段。成像效果是檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法有效性的重要依據(jù)，而回波模擬是成像算法研究的基礎(chǔ)，基于此本文的主要內(nèi)容包括回波數(shù)據(jù)模擬、成像算法、運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)三個(gè)方面。
　　首先從合成孔徑技術(shù)和多波束測深技術(shù)出發(fā)，研究了多波束SAS的基本原理。合成孔徑聲納方位向分辨率高，但是存在測繪盲區(qū)。多波束測深聲納的方位向分辨能力較低，會(huì)隨著測繪距離、信號(hào)波長而變化，但是可以進(jìn)行全覆蓋的測量。多波束

3、SAS集合了二者的優(yōu)勢，是一種具有高方位向分辨率的三維成像聲納。
　　然后分析了合成孔徑聲納理論分析中常用的停走停假設(shè)和等效相位中心假設(shè)帶來的誤差，研究結(jié)果表明停走停假設(shè)帶來的誤差不可忽略，而等效相位中心假設(shè)對于回波信號(hào)的相位影響較小，因此論文的研究采用了等效相位中心假設(shè)下的勻速運(yùn)動(dòng)模型。在目標(biāo)三維回波數(shù)據(jù)的模擬中，考慮了多波束SAS的運(yùn)動(dòng)模型、水聲傳播模型、水下三維地形生成和水下目標(biāo)陰影特性等因素。接下來分別研究了LFM信號(hào)和C

4、W信號(hào)的成像算法，在方位向合成算法中，采用了最精確、最直接的時(shí)域BP成像算法，為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償部分提供支撐。最后針對常規(guī)的多波束SAS的成像分辨率受限于預(yù)設(shè)波束數(shù)目的問題，提出了多波束SAS相干成像算法，該算法可以在不增加硬件復(fù)雜度的前提下，提高了成像質(zhì)量。
　　在多波束SAS載體運(yùn)動(dòng)估計(jì)研究中，首先分析了載體的六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)誤差對多波束 SAS成像質(zhì)量的影響，然后對成像質(zhì)量影響較大的側(cè)擺、航偏和橫滾分別進(jìn)行了估計(jì)與補(bǔ)償，并分別進(jìn)行了