Research on non-uniform sampling problem when adapting wavenumber algorithm to multiple-receiver synthetic aperture sonar

The azimuth sampling of multiple-receiver SAS systems is non-uniform,which causes standard wavenumber algorithm（ω—κ） can＇t be applied to multiple-receiver SAS image reconstruction.To solve the problem,two methods are presented,which can adapt the standardω—κalgorithm to multiple-receiver SAS system.One method named Non-uniform Separate Fourier Transform（NSFFT） converts the Fourier Transform（FT） of the non-uniform samples in azimuth direction into several uniform FTs on the assumption that the sonar array moves along a linear track in a uniform velocity.The other method,however,calculates the azimuth non-uniform sampling FT by non-uniform fast FT（NFFT）.Detail analyses are presented on two methods＇ theoretical principles.For validation,both methods are applied to reconstruct images of simulation datasets and lake-trial datasets.Results show that both methods can be applied to image reconstruction of multiple-receiver SAS.The NSFFT method has the advantage of higher computing efficiency but produces degraded images when velocities of the sonar array vary in a large range.By contrast,the NFFT method is able to deal with arbitrary-velocity variation but has a heavier computing load.In conclusion,both methods have pros and cons and the choice of two methods is determined by the application situation.     

多普勒计程仪作用距离估计

多普勒计程仪已成功应用于多种载体的导航,而其最大作用距离对于设计和使用都具有重要的意义。根据声纳方程各项的定义并根据多普勒计程仪工作时的特点,推导出不同条件下声纳方程中各项的计算公式,从而对多普勒计程仪的最大作用距离进行估计,最后将某型多普勒计程仪的相关参数代入推导的公式中,并进行计算得到理论计算值。同时还计算了多普勒计程仪在不同条件下的作用距离。     

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。     

基于改进动态规划的主动声纳序列图像检测方法

动态规划是序列图像小目标检测的常用方法,该方法假设各帧图像间目标转移过程为马尔可夫过程,将能量累积计算量由原本的按图像帧数幂指数增长变为成倍增长,大大减小了计算量,使计算目标多帧累积能量变为可能。为了提高算法检测能力,该文根据动态规划算法原理及惩罚函数特点对算法进行了改进,使原本的二阶规划过程变为三阶,使指标函数更加有效地累积,有效提高了相同虚警概率下的检测概率。还利用该算法设计了主动声纳序列图像检测过程,并进行了仿真,验证了算法的有效性。     

基于蝙蝠回波定位模型的材质识别方法研究

在蝙蝠的回波定位和目标识别模型的基础上完成了目标材质识别的工作。利用超声换能器发射超声脉冲，接收回波信号并对其进行处理；分别提取了时域包络、功率谱和短时傅里叶（STFT）系数作为BP（Back—Propagation）网络分类器的输入特征向量；完成了对纸板、泡沫板和木板的识别工作。实验结果表明识别正确率最高达到近90％。     

Preliminary analysis of left-right ambiguity resolution performance for twin-line array

It is well known that the single line array sonar can't identify whether the target comes from left or right. Multi-line array provides the possibility to solve the left-right ambiguity problem. The performance of left-right resolution for twin-line array is described in this paper. It is shown that the suppression ratio, which is defined as the ratio of the response in the steering direction to opposite symmetrical direction, can be considered as an index for evaluating the ability of solving left-right ambiguity. The characteristics of suppression ratio is discussed. The theoretical expression for suppression ratio and some numerical results are illustrated. The result of theoretical analysis can be used in design of twin-line array sonar.     

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。     

水声环境对声纳作用距离影响的一种定量分析方法

本文分析了目标参数估计误差对声纳作用距离预报的影响,在此基础上,提出了一种预防方法,以减小目标参数估计误差,较客观地反映水声环境对声纳作用距离的影响。     

宽带恒定束宽波束形成器的设计与实现

本文提出了一种设计宽带恒定束宽波束形成器的方法,这对应用于海底探测和分类问题的声纳系统来说十分重要,对于给定频带宽度的信号,选择一定数量的频率点来表达其频率响应,对于一个给定的频点,可以通过现有方法导出满足恒定宽要求的加权矢量,例如对于一个线阵列,可用切比雪夫多项多得到其加权矢量,因此对于一个具有Ｎ个阵元的宽带阵,如果选择Ｍ个频率点,可以得到一个ＮＭ的加权矩阵,这个矩阵的每一行代表一个阵元的频率响     

国际监测系统水听器台站监测能力分析*

为有效保障全面禁止核试验条约(CTBT)的执行,国际监测系统(IMS)基于大洋海域的水声台站开展水下核爆、邻近海岸的地下核爆和近海面的空中核爆监测。为评估IMS水声台站对核爆和潜艇活动的监测能力,以IMS水听器台站HA11为例,开展IMS水听器台站监测能力研究。依据抛物方程方法进行全球海域传播损失预测,并根据实际历史数据获取的IMS水声台站背景噪声级,以及给定的水下爆炸声源级和10-100Hz潜艇辐射噪声谱级,实现探测水下爆炸声源和潜艇的优质因数估计,从而给出IMS水听器台站对爆炸声源和潜艇活动的监测范围。研究结果表明,对于安静型潜艇,较低的辐射噪声级导致HA11水听器台站监测距离小于1km。对于水下爆炸声源,即便当量仅1kgTNT,监测范围可覆盖北太平洋大部分区域。随着潜艇航速的提高,水声台站探测距离虽有所增加,但仍不足以实现潜艇活动的有效监测。因此,IMS水声台站对正常的潜艇活动探测能力有限,而基于良好的深海声信道和较高的爆炸源级则可实现全球大洋海域和部分近海海域的水下爆炸事件监测。