雙發(fā)多收合成孔徑聲納技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑聲納(Synthetic Aperture Sonar,SAS)是進(jìn)行水下成像探測的主要技術(shù)手段之一,與SAR系統(tǒng)類似可以在大范圍成像并且擁有恒定的分辨率,擁有其他聲納系統(tǒng)無法比擬的大范圍成像效果。但是,由于水聲環(huán)境的限制,SAS一直受到測繪效率低等問題的困擾。本文結(jié)合MIMO新體制研究合成孔徑聲納系統(tǒng),旨在提高SAS系統(tǒng)的測繪效率,使得其效能可以在實(shí)際運(yùn)用中更大的發(fā)揮出來。
　　本論文主要集中研究一種新型的雙發(fā)多收合成孔

2、徑聲納技術(shù)。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始,優(yōu)化原先單發(fā)多收線陣的聲納系統(tǒng)結(jié)構(gòu),研究雙發(fā)多收合成孔徑聲納布陣結(jié)構(gòu),并根據(jù)等效相位中心假設(shè)給出其基本的聲程關(guān)系以及信號處理流程。由于雙發(fā)射機(jī)的布局,以及信號之間的正交性,新體制相比原先系統(tǒng)多出一倍的等效相位中心。這使得系統(tǒng)可以在其他條件不變的情況下,每次脈沖周期多獲得一倍的方位向采樣,從而提高了系統(tǒng)的測繪效率。
　　MIMO合成孔徑技術(shù)的關(guān)鍵是正交發(fā)射波形設(shè)計(jì),保證各組信號之間沒有干擾。本文主要研究四

3、種典型信號:頻分線性調(diào)頻信號,正負(fù)線性調(diào)頻信號,正交跳頻信號以及正交編碼信號。對它們的正交性進(jìn)行了推導(dǎo)以及仿真,并對每種信號的功率譜,匹配濾波結(jié)果進(jìn)行分析。其中通過遺傳算法,對跳頻信號對進(jìn)行了互相關(guān)自相關(guān)聯(lián)合優(yōu)化。并比較了各種正交信號對的優(yōu)缺點(diǎn)。推導(dǎo)了雙發(fā)多收合成孔徑聲納回波信號模型。
　　成像算法是SAS系統(tǒng)信號處理的核心內(nèi)容,這里對上述的典型信號根據(jù)經(jīng)典成像算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,從成像質(zhì)量上對新系統(tǒng)的正交發(fā)射信號進(jìn)行性能評價(jià)。運(yùn)

4、動補(bǔ)償技術(shù)是提高成像質(zhì)量的重要手段,論文從重疊相位中心算法入手研究新系統(tǒng)下的像差校正。并給出仿真結(jié)果。
　　最后將正負(fù)線性調(diào)頻信號多普勒頻移性質(zhì)運(yùn)用于水下強(qiáng)點(diǎn)目標(biāo)相對速度測定以及定位技術(shù)。該技術(shù)可以僅通過一次回波信息對聲納孔徑范圍內(nèi)的水底靜止目標(biāo)進(jìn)行相對定位,通過利用正線性調(diào)頻信號與負(fù)線性調(diào)頻信號在脈沖壓縮時(shí)對于相同多普勒頻移時(shí)的不同方向的主瓣偏移測量回波信號的多普勒頻移,從而測定相對速度,結(jié)合脈沖壓縮得到的聲程信息即可進(jìn)行目標(biāo)定