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多波束测深关键技术研究

范震寰  
【摘要】: 波束形成在多波束测深中具有十分重要的作用。它能有效地抑制干扰和噪声,大大增强信噪比即SNR。 常规波束形成原理简单,运算量小,稳健性强,易于实时实现,然而其束宽较宽。经过学者们几十年的研究,波束形成技术得到了巨大的发展,出现了许多高分辨率的波束形成算法。 本文首先讨论了AR模型法、Capon法、MUSIC法和MN法四种高分辨率算法的原理,在理想的情况下分别对上述四种算法作了计算机仿真,通过比较,高分辨率算法的束宽比常规波束形成法窄得多;然后结合实际运用时的情况,重点探讨了延时失配、时域抽样、平面波假设和基阵的幅相不一致对波束形成的影响并做了计算机仿真。通过比较,高分辨率算法在考虑上述情况后,波束方向出现偏差,束宽被展宽,幅度有很大的衰减,性能明显下降;而常规波束形成算法的性能较稳定,延时失配、时域抽样、平面波假设和基阵的幅相不一致对其造成的影响不大。因而得出结论:高分辨率波束形成算法虽然有着优越的性能,但若要在实际中使用,将要解决相当多的问题。最后,介绍了多波束测深系统中发射机的原理样机电路设计与实现,硬件研制分为三个模块进行,分别是信号发生模块、系统控制器和功放模块,文章分别讨论了各个模块的工作原理和实现方案。


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