淺水域分布式合成孔徑聲納成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著我國江河湖泊以及海洋資源的不斷開發(fā)，航道安全和水下探測等領(lǐng)域也對高分辨率聲納有著迫切的需求，國內(nèi)用于大型水庫，江河湖泊或者海洋港口等地方的探測聲納一般為國外研制，價格都在百萬以上級別，一旦使用不當(dāng)或造成設(shè)備損壞，所帶來的維護(hù)和技術(shù)支持成本也十分可觀。由于設(shè)備都為國外引進(jìn)，這也不利于我國水域的自主化探測。因此我國也急需一種成本較低，分辨率較高，穩(wěn)定可靠的聲納成像探測系統(tǒng)。本文基于合成孔徑成像原理和合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)理論知識，結(jié)合現(xiàn)代聲

2、學(xué)理論及智能方法，完成了對淺水域分布式合成孔徑聲納成像系統(tǒng)的回波模型的建立，硬件平臺實(shí)現(xiàn)，以及數(shù)據(jù)仿真和軟件處理，驗(yàn)證了該成像系統(tǒng)的可行性，為打破國外技術(shù)壟斷帶來了希望。
　　全文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.通過理論研究，借助合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)和SAR成像技術(shù)的原理性知識，以及現(xiàn)代聲學(xué)理論和智能方法，推導(dǎo)并建立了淺水域分布式合成孔徑聲納回波模型，并通過嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于該回波模型的信號處理系統(tǒng)，首次完成了國內(nèi)第一臺

3、淺水域分布式合成孔徑聲納成像系統(tǒng)的樣機(jī)設(shè)計(jì)，并通過計(jì)算機(jī)軟件對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和完成基本的成像測試，達(dá)到了滿意的效果。
　　2.采用模塊化的思想，對淺水域分布式合成孔徑聲納成像系統(tǒng)的硬件架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括各模塊電路設(shè)計(jì)和模塊間接口設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為基于STM32的核心控制模塊、基于DDS技術(shù)的信號發(fā)射模塊、接收模塊、模擬信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、集成式水面定位模塊。
　　3.采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)論述了

4、系統(tǒng)硬件平臺從最頂層架構(gòu)到最底層電路的實(shí)現(xiàn)過程。其中，信號接收部分主要完成對32路模擬信號的放大、增益控制、濾波等功能，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，將回波轉(zhuǎn)成數(shù)字信號并存入SD卡，再將數(shù)據(jù)交給計(jì)算機(jī)處理得到水下圖像。
　　此外，為了驗(yàn)證回波模型與所建立SAS嵌入式系統(tǒng)的正確性，先利用matlab軟件進(jìn)行回波處理的輸出仿真，包括帶通濾波，多級放大，TVG補(bǔ)償，抗混疊濾波處理和A/D轉(zhuǎn)換;還進(jìn)行了系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)測試以及消聲水池現(xiàn)場測試實(shí)驗(yàn)，最后運(yùn)用vs