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合成孔径声纳技术研究

钱刚  
【摘要】: 合成阵列声纳包括合成孔径声纳(SAS)与逆合成孔径声纳(ISAS)。它是一种新型的水下成像声纳,是水声高技术的重要研究方向之一,有着广阔的应用前景。合成孔径技术相对于常规声纳技术的突出优势在于,它只利用小孔径的物理声阵,就可以得到与径向距离和频率都无关的高方位分辨率。 本文首先详细介绍了合成孔径技术的基本原理,研究了合成孔径声纳的系统构成和参数选取方法,分析了合成孔径声纳的方位分辨率和距离分辨率,给出了其方位分辨率优于常规声纳的原因。然后给出了时频分布的定义并且讨论了它的性质,这是我们利用它进行信号处理的理论依据。在建立了机动目标回波模型的基础上,我们研究了基于RT-XWVD变换的信号检测和参数估计方法。对于存在多个机动目标且信号强度相差较大的情况,我们采用逐次消去的算法,较好地解决了弱信号被强信号交叉项掩盖的问题。 论文接着详细的讨论了机动目标的逆合成孔径声纳成像的原理。由于运动目标的非合作,回波为非平稳的信号,因此我们采用了CWD对回波进行分析,即距离-瞬时多普勒成像算法。针对实际回波信号在时间和能量上是有限的这一特点,我们对CWD进行了改进,提出了加权的CWO(WCWD)算法,克服了CWD分析中时频分量分布不均的问题。最后讨论了算法的复杂度和算法适用的前提条件。 文中还对涉及的算法给出了大量的仿真和详细的分析,为实际应用提供了依据。该研究结果可用于军事、海洋开发、民用等多种领域。


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