面向光聲海底地形探測的聲學(xué)信號建模與處理技術(shù).pdf

1、海洋遙感是利用傳感技術(shù)手段對海洋進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接觸觀測，以獲取海洋景觀和海洋要素的圖像或數(shù)據(jù)資料，達(dá)到海洋環(huán)境監(jiān)測、近海海洋勘察、海底地形探測、海洋動(dòng)力現(xiàn)象觀測等重要目的。目前廣泛使用的海底地形測量系統(tǒng)有單波束回波測深儀、多波束回波測深儀以及機(jī)載激光測深儀。這些設(shè)備有各自的特點(diǎn)，也受制于各自的適用條件。
　　光聲探測概念的提出旨在突破傳統(tǒng)光學(xué)水深測量和傳統(tǒng)聲學(xué)水深測量的限制。激光作用于水體介質(zhì)，在水體中激發(fā)聲波，形成激光聲源。利用基

2、于水面聲光耦合原理的光纖水聽器作為海底回波的接收設(shè)備。將聲納的分辨率、距離優(yōu)勢與機(jī)載平臺(tái)的速度和機(jī)動(dòng)性結(jié)合起來，在若干應(yīng)用場合可以作為傳統(tǒng)地形測量的一個(gè)重要補(bǔ)充。
　　本論文針對光聲海底地形探測中的聲學(xué)信號建模與處理技術(shù)進(jìn)行研究。光聲海底地形探測使用了新型探測聲源和新型信號接收方式，帶來便捷的同時(shí)也帶來了若干新的問題。本論文對激光聲脈沖的特性及海底回波模型，海底回波達(dá)到時(shí)間估計(jì)和動(dòng)態(tài)水面環(huán)境下聲信號接收干擾消除等問題進(jìn)行研究。

3、r>　　主動(dòng)聲納探測體系中，發(fā)射信號的特性是主動(dòng)聲納探測研究中至關(guān)重要的一部分。論文從實(shí)驗(yàn)采集到的激光聲脈沖數(shù)據(jù)出發(fā)，對激光聲脈沖信號的特性進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合激光聲脈沖的特性、傳播衰減特性、海底散射等因素，建立了一種激光聲脈沖的海底回波模型，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的合理性。
　　光聲海底地形測量問題屬于含有未知參量的信號檢測問題，處理的信號為海底的后向散射回波信號。論文使用特征函數(shù)相關(guān)檢測的方法估計(jì)回波到達(dá)時(shí)間，此方法中

4、特征函數(shù)為仿真產(chǎn)生的海底后向散射信號的包絡(luò)序列，特征函數(shù)相關(guān)檢測法利用了回波信號的幅度以及包絡(luò)的綜合特征，對海底回波的時(shí)間展寬和海底的隨機(jī)起伏具有較好的擬合能力。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了特征函數(shù)相關(guān)檢測算法的有效性和抗干擾能力。
　　論文最后從信號接收的角度，對基于水面聲光耦合原理探測水下聲信號的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，分析波浪可能對探測造成的干擾。在貝葉斯信號處理框架下，設(shè)計(jì)了一種基于時(shí)變AR模型的卡爾曼濾波器跟蹤并抑制波浪干擾信號。通過