基于差分像移技術(shù)的水下尾流湍流場探測.pdf

1、隨著人類對海洋空間利用的增多，對水下航行器的監(jiān)管成為海洋安全領(lǐng)域的重要課題。水下航行器所行駛過的水域受到航行器驅(qū)動裝置的擾動，會形成具有一定強度、一定空間尺度的湍流場。由于海水折射率與溫度和鹽度具有關(guān)聯(lián)性，水下湍流場中的溫度和鹽度分布不均將導致折射率的空間分布不均，故可將水下流場的折射率空間分布不均勻程度作為湍流場的強度探測指標進行觀測。為實現(xiàn)水下湍流場的探測，本文將原用于大氣湍流場遠距離探測的差分像移技術(shù)引入水下，圍繞其基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)

2、實現(xiàn)和測量誤差三個方面進行研究討論，并對其進行了仿真和實驗驗證。
　　本文以2000年Nikishov給出的水下湍流場折射率功率譜密度為基礎(chǔ)，導出了水下湍流場折射率結(jié)構(gòu)函數(shù)解析表達式，使用數(shù)值方法得到了適用于水下差分像移技術(shù)理論框架的水下湍流場折射率結(jié)構(gòu)函數(shù)表達式。而后，以此為基礎(chǔ)對水下湍流場相關(guān)光學統(tǒng)計特性進行進一步討論，得到了水下湍流場的Fried相干長度、輸出光場的互相關(guān)函數(shù)和輸出光場波前的互相關(guān)函數(shù)，并導出了水下差分像移技

3、術(shù)的理論依據(jù)。
　　根據(jù)水下差分像移技術(shù)的理論依據(jù)和測量原理，對探測系統(tǒng)構(gòu)成和短距離探測所用光學系統(tǒng)進行了設(shè)計。提出了基于自適應反卷積預處理的圖像分析算法，提高了圖像波動的檢測精度，減小了探測誤差。本文還對探測過程中必然存在的系統(tǒng)誤差進行了理論分析，給出了相關(guān)誤差的計算公式，并指出了降低探測系統(tǒng)誤差的系統(tǒng)參數(shù)選取方法。
　　最后，通過數(shù)值仿真和實驗室實驗，對水下差分像移技術(shù)進行了驗證，證明了差分像移技術(shù)在水下湍流場探測中的可