多波束条带测深仪小型化关键技术的研究

【摘要】： 多波束条带测深仪是一种具有高测量效率、高测量精度、高分辨率的海底地形测量设备，特别适合于大面积的扫海测量作业。随着科学技术的进步和市场需求的变化，小型化测深仪已经成为当前该领域的发展趋势。本文在我国第一台多波束条带测深仪技术的基础上，参照国外同类产品，提出了多波束条带测深系统小型化的设计方案。考虑到在设备研制阶段不可能经常去海上进行试验，本文通过研究海底混响产生的物理过程建立了一个海底散射信号仿真的物理模型。 多波束测深系统的设备小型化，这就限制了基阵的尺寸。我国国产的第一台多波束条带测深系统使用常规的波束形成技术，虽然常规波束形成技术简单，方便，稳健，但是它的空间分辨率却受到实际阵列尺寸的限制，因此如何提高常规波束形成技术的分辨率就成了研究的重点。本文给出了基于线性预测的虚拟阵元技术，通过仿真和海试数据的处理看出，此方法能够提高小尺寸阵列波束形成器的分辨率。 高分辨率波束形成技术不需要大的基阵尺寸就能获得较高的分辨率，因此，高分辨率波束形成技术在多波束测深系统中的应用值得研究。本文将最小方差，特征向量，MUSIC，最小范数，ESPRIT等高分辨方位估计技术应用于测深系统。通过海试数据的处理，可以看出高分辨波束形成方法降低了波束宽度，改善了分辨率。