多波束合成孔徑聲納載體運動估計技術研究.pdf

1、隨著人類社會不斷的發(fā)展，對于海洋資源的需求也越來越大，合成孔徑聲納作為一種高效的海洋探測工具，能夠為海洋資源的開發(fā)提供有力的技術支持。傳統(tǒng)的側(cè)掃合成孔徑聲納，在聲納的正下方區(qū)域地距分辨率很低，會形成測繪盲區(qū)，多波束合成孔徑聲納結(jié)合了合成孔徑技術和多波束測深技術，解決了這一問題，實現(xiàn)了測繪區(qū)域的全覆蓋、無盲區(qū)測量，具有很好的發(fā)展前景。
　　由于海洋環(huán)境的影響，多波束合成孔徑聲納的載體會偏離理想的運動軌跡，從而影響多波束SAS的成像質(zhì)

2、量，因此運動估計與補償技術是提高多波束SAS成像質(zhì)量的有效手段。成像效果是檢驗運動估計算法有效性的重要依據(jù)，而回波模擬是成像算法研究的基礎，基于此本文的主要內(nèi)容包括回波數(shù)據(jù)模擬、成像算法、運動估計技術三個方面。
　　首先從合成孔徑技術和多波束測深技術出發(fā)，研究了多波束SAS的基本原理。合成孔徑聲納方位向分辨率高，但是存在測繪盲區(qū)。多波束測深聲納的方位向分辨能力較低，會隨著測繪距離、信號波長而變化，但是可以進行全覆蓋的測量。多波束

3、SAS集合了二者的優(yōu)勢，是一種具有高方位向分辨率的三維成像聲納。
　　然后分析了合成孔徑聲納理論分析中常用的停走停假設和等效相位中心假設帶來的誤差，研究結(jié)果表明停走停假設帶來的誤差不可忽略，而等效相位中心假設對于回波信號的相位影響較小，因此論文的研究采用了等效相位中心假設下的勻速運動模型。在目標三維回波數(shù)據(jù)的模擬中，考慮了多波束SAS的運動模型、水聲傳播模型、水下三維地形生成和水下目標陰影特性等因素。接下來分別研究了LFM信號和C

4、W信號的成像算法，在方位向合成算法中，采用了最精確、最直接的時域BP成像算法，為運動補償部分提供支撐。最后針對常規(guī)的多波束SAS的成像分辨率受限于預設波束數(shù)目的問題，提出了多波束SAS相干成像算法，該算法可以在不增加硬件復雜度的前提下，提高了成像質(zhì)量。
　　在多波束SAS載體運動估計研究中，首先分析了載體的六個自由度的運動誤差對多波束 SAS成像質(zhì)量的影響，然后對成像質(zhì)量影響較大的側(cè)擺、航偏和橫滾分別進行了估計與補償，并分別進行了