论文摘要
多波束测深声纳是一种高效、高精度的海底地形测绘设备。它是在回声测深仪的基础上发展起来的,特别适合于大面积的扫海测量。多波束海底探测技术研究具有广阔的应用前景,对我国的海洋资源勘测、海洋开发都有重要的意义。鉴于传统的幅度检测法和瞬时零相位检测法(ZPI)存在的不足,本文主要致力于多波束相干法相位检测技术研究,并基于以较少量的波束形成代替传统的上百个的波束形成的算法思想,将相干法的相位检测技术引入到多波束测深的深度解算中,不仅满足测深精度,而且大大减小了运算量,在工程实现上满足了当今海底测深的快速高精度的要求。文中主要包括了如下几部分的研究内容:对相干法的原理和关键技术进行了详细的研究,对相干法的关键因素进行了分析,尤其是通过对相位的分析,得到了对于连续的波束输出对应的相位差估计也是连续的结论,并据此得出了了以作少量的波束形成代替传统方法中的作上百个波束形成的算法实现思想,从而大大减小了运算量,为相位检测的快速实现奠定了基础。考虑到相位差估计对整个算法的重要性,本文定性分析了影响相位差精度的各个因素,指出了需要注意的问题;定量分析了DOA估计的精度,分析它与子阵间距选取方式的密切关系;为了得到最小角度误差,论文还对子阵最优基线的选取问题进行了深入研究。鉴于最优基线选取引入的相位差模糊,本文对消除模糊性的算法进行了研究,引入了Vernier相干法;由于目前的测深算法一般只进行单源检测,为了适应较复杂海域的测量,本文实现了测深仪同方位多目标检测算法。最后,给出了本算法的具体实现框图,并用湖试数据检验了论文中所提及的算法,验证了本文算法思想的正确可行性。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 论文背景及意义1.2 多波束海底地形测量技术的国内外研究现状1.2.1 国外研究现状和发展趋势1.2.2 国内研究现状和发展趋势1.2.3 多波束声纳的测深技术1.3 多波束相干法相位检测技术1.4 论文研究内容第2章 多波束相干法相位检测的理论研究2.1 引言2.2 多波束相干法关键技术研究2.2.1 相干法测量中的幅度2.2.2 相干法测量中的相位差2.2.3 相干法测量中的相关系数2.3 影响相位测量精度的因素2.3.1 加性噪声的影响2.3.2 基线去相关的影响2.3.3 移动声脚印的影响2.4 最优基线的选取2.5 算法依据2.5.1 相干法测量中的相位模糊性的去除2.5.2 DFT波束形成技术2.5.3 多目标探测的实现和多信源的融合2.6 本章小结第3章 精度分析及ZPI法与相干法的比较3.1 相干法测量精度分析及其适用条件3.1.1 角度和深度误差分析及适用条件3.1.2 测深误差和DOA测量误差的关系3.1.3 相位测量精度的定量分析3.2 相干法测量相位的统计特性分析3.2.1 单次观测特性3.2.2 多次观测特性3.3 传统ZPI法与相干法的比较3.4 本章小结第4章 算法实现与数据处理4.1 实现对不同信号波形相似程度的判别4.1.1 算法思想4.1.2 算法的设计与实现4.2 求解相位差的算法思想4.3 模型建立和算法流程4.4 实验数据处理结果4.5 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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