基于侧扫声纳的船舶吨位测量技术研究及应用

在自动化测量技术迅速发展的今天,国内外对船舶吨位的测定却主要依据船舶图纸及证件,存在着诸多弊端。为解决上述问题,本文在对侧扫声纳成像原理分析后,认为侧扫声纳对水面目标同样可以成像,设计了利用侧扫声纳测量内河航道过闸船舶实载总吨位的测量方案。为了对测量方案进行验证,本文使用Starfish 450F型侧扫声纳于常州魏村船闸开展实地测量实验,所得理论计算结果与实际丈量结果误差较小,证明了本文提出的船舶吨位测量技术的可行性,对船舶吨位自动化测量的实现具有一定的价值。     

侧扫声纳图像实时增强技术

本文从声纳原理和测量实践出发，针对海底图像实时判读问题，首次将负反馈分析理论引入海底图像处理，论述了海底声纳图像快速增强处理方法，探讨了数据采集实时性、图像处理复杂性、外业环境干扰强等矛盾的解决方法，实现了实时多色调海底声纳图像快速增强显示，首次提出侧扫声纳图像镶嵌必须考虑增益因素。实验结果表明：海底图像满足野外环境下的声纳作业要求，声纳数据符合目标信号、系统增益控制和目标判读三个层面的要求。     

高分辨侧扫及合成孔径声纳图像与回波中类似水雷目标计算机检测与分类

计算机辅助目标识别与分类技术有可能可靠地在海底发现水雷及其它感兴趣的目标,高效省时,一致性强,不受操作员个体因素影响。自90年代以来,是多个研究部门的热点课题。近年来,合成孔径侧扫声纳技术日趋成熟,能提供更高分辨率的声图,更是促进了自动识别与分类的发展。 本文综合评述了高分辨侧扫及合成孔径声纳图像与回波中类似水雷目标- MLO (Mine Like Object)-计算机检测与分类-CAD/CAC（Computer Aided Detection/ Computer Aided Classification）-研究的发展,现状及趋向。     

第一讲进入21世纪的声纳技术

海洋开发和反潜战的需求是推动声纳技术开发的巨大动力.水声物理、水声信号处理及相关学科的发展又促使声纳设计日趋完善.文章介绍了声纳技术在进入21世纪时所面临的机遇和挑战,水声信号处理领域近期研究的热点问题以及声纳系统设计中的技术创新课题.     

温跃层及其变化对被动声纳检测概率的影响

根据被动声纳工作原理,构建被动声纳探测水下目标物概率数学模型。利用声学调查实测数据,综合考虑传播损失、环境噪声、和水文环境分布及季节变化,研究温跃层垂直分布及季节变化对声纳检测概率的影响。结果表明:温跃层对被动声纳影响巨大,逆温跃层环境中,声纳检测概率从海表向下逐渐减小;正温跃层对声纳总的影响与逆温跃层相反,在正温跃层上界,检测概率从表层向下先减小后增大;逆温跃层对被动声纳检测概率的影响随目标物与声纳距离的增大而增大,正温跃层影响相反。     

进入21世纪的声纳技术

海洋开发和反潜战的需求是推动声纳技术开发的巨大动力，水声物理、水声信号处理及相关学科的发展又促使声纳设计日趋完善，本文介绍声纳技术在进入21世纪时所面临的机遇和挑战；水声信号处理领域近期研究的热点问题以及声纳系统设计中的技术创新课题。     

第二讲合成孔径声纳成像及其研究进展

文章在介绍了图像声纳的特点、合成孔径声纳（synthetic aperture sonar,SAS）产生背景和发展过程的基础上,对合成孔径声纳的原理、技术难点、成像算法等问题进行了讨论.着重分析了合成孔径声纳成像过程中高分辨率的获取方法、水声信道对成像的影响、多子阵技术及其成像算法、稳定的声纳运动平台和运动监测问题、运动补偿与自聚焦方法等.文章还给出了国内外合成孔径声纳研究的最新进展情况,进而展望了合成孔径声纳的应用前景.     

声纳方程的瞬态形式讨论

本文提出用瞬态信号的能谱级代替稳态信号的声强级来定义声纳参数，并以短柱声散射为例，运用数值模拟方法，验证用能谱级定义声纳参数，声纳方程是比较有效的，这为应用声纳方程处理瞬态声信号从而获得目标强度提供了一种有效可行的方法。     

水声信号处理领域新进展

本文介绍近30年来水声信号处理领域理论研究的新进展和在声纳设计中的应用。包括水声信号建模、声场匹配、海洋波导和内波现象的探索和研究、声矢量场信息获取和处理,低频水声信道的时/空相关特性,水下目标辐射噪声的不变特征量提取和检测技术,水下语音、图像传输和抗干扰技术。同时概述,声纳设计的前沿领域:大孔径拖曳线列阵声纳、高分辨力合成孔径声纳、深海传呼机等的发展情况。     

第四讲探潜先锋--拖曳线列阵声纳

文章介绍了在反潜战中发挥重要作用的拖曳线列阵声纳的工作原理、结构特点、系统组成,同时回顾了拖曳线列阵声纳从第一次世界大战时Hayes H C博士的概念到2000年John R.Potter等人的细线阵所经历的长达80年的发展过程,最后预计,应用光纤、新声源,采用多线阵结构能进行三维定位的主被动模块化拖曳线列阵声纳是未来的发展方向.     

海底图象设备

本介绍了本海底图象设备的原理、组成和功能,并给出了侧扫声呐和剖面声呐的一些声图。     

矢量水听器拖曳阵的信号模拟器设计

本文中所设计的基于矢量水听器的拖线阵声纳模拟器,仿真了拖线阵的拖船干扰时域信号和空间传播特性,以及矢量水听器偶极子指向性。对于拖船干扰的仿真用Ecs模型来设定宽带功率谱,以AR模型来拟合指定功率谱,利用海底、海面对声场的一次反射作用仿真了拖船干扰的空间多途信道。利用插值滤波器的方法按照设定的时间精度仿真了宽带信号的阵元间精确延时。处理该模拟器所产生阵元时空采样仿真信号而得到的波束形成结果验证了该模拟器的有效性。     

第八讲水声通信及其研究进展

水声通信是当前唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式，由于其在民用和军事上都有重大意义，水声通信的研究一直是国内外研究的热点．文章介绍了水声通信的特点、系统组成、发展历史和国内外的发展现状，最后简要介绍了文章作者在高速水声通信研究方面的成果和进展．     

声纳技术的应用及其最新进展

声纳技术是声学检测新技术在水下介质中的具体应用,文章简要阐述了声纳技术的原理,方法及其发展历史,介绍了声纳技术在军事和非军事方面的主要应用及其最新进展。     

海豚声纳信号的脉冲分解及特征分析

提出一种海豚声纳目标探测脉冲串信号的脉冲分解方法,在此基础上对海豚声纳脉冲信号的特征进行了分析,其中包括脉冲宽度、脉冲间隔以及脉冲的时间分辨率和频率分辨率,并采用耳蜗滤波对海豚声纳脉冲串信号的时频特征进行了分析。分析结果表明,探测目标的过程中,根据目标距离的不同,海豚会自适应调节脉冲信号的发射频率和信号形式。     

激光声源特性研究及海洋应用

激光声作为水下声源的一种新的激发方法,具有高声强、窄脉冲、宽频谱等优点。基于激光声激发的线性及非线性理论,建立了激光声信号特性的初步模型,研究了激光在水中激发声波的特性,研究表明：在热膨胀激发状态,增大激光光强可以提高激光声的转换效率;光强大于击穿阈值后,激光声的激发机制为非线性的光击穿机制。激光声具有的高距离分辨能力和海洋抗干扰能力,对水下目标探测、空载平台等领域有着较广的应用前景。     

Precise bearing and automatic target tracking in digital sonar

I.IntroductionItiswellknownthatthepreciseestimationofDOA(DirectionOfArrival)oftargetisanimportantthesisinpassivesonardesign.TheoptimumestimationaccuracyexpressionforlinearrayispresentedbyLewisalldothersll-3].Basedonthepointofviewoftime-delayestimation,Carteretal.showthattheaccuracyoftime-delayestimationofreceivedsignalbetweentwodifferentchannelscanreachtheoptimumCramer-RaolowboundI4-6].Forthedigitalsonarthebearingbeamdirectionisusuallyequal-spaceddistributedwithino-36o".Inordertofindthep…     

双基地条件下目标强度实验研究

本文对双基地条件下，水下航行器的目标强度进行了实验研究，取得了很有价值的水池试验数据，根据试验结果，结合理论计算，证明双基地理论计算的可行性。研究结果对小型水下航行器的多基地研究有重要意义。