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本文介绍了一种多波束声呐回波信号时延的实时分析方法。通过实时提取信号的幅度及形状的综合特征计算同信号的时延。 相似文献
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Kongsberg EM多波束声呐的波束指向性与出厂标定存在偏差,导致后向散射强度呈现与扇区耦合的辐射畸变,针对这个问题提出了一种基于波束指向性模型的多扇区指向性残余改正方法。该方法首先在分析波束收发过程的基础上,构建EM声呐多扇区指向性辐射模型;然后选取特定测线,采用经验性声学模型估计后向散射强度-角度曲线,分离各扇区指向性残余信号;最后对回波强度进行指向性残余改正,得到与采集扇区无关的后向散射强度。实例计算结果表明：该方法能有效降低多扇区指向性残余对后向散射强度测量的干扰,提高EM系列多波束声呐在海底底质分析中的使用价值。 相似文献
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AUV 等无人装备研制过程中如何选择合适的多波束测深系统以满足特定作业场景需求是工程技术人员关心的问题之一。从多波束测深声呐系统与 AUV 等无人系统的匹配角度出发，采用混响背景下的主动声呐方程建立了不同工作频率多波束作用距离计算评估方法，对 100 kHz~500 kHz 的多波束测深声呐作用距离进行了计算对比。在此基础上，采用线性调频、FFT 波束形成、脉冲压缩、样条插值扩充目标角度、Rife 算法优化角度估计技术，建立了多波束测深声呐的成像仿真方法，并通过直线地形、台阶地形对多波束测深声呐的成像特点和测深分辨率进行了分析。主要结论：1）建立了一种多波束作用距离评估的方法，可用于指导无人装备用多波束测深声呐频率参数的选型；2）建立的多波束测深声呐仿真办法可以帮助工程技术人员更直观地理解多波束测深声呐的成像特点；3）通过仿真分析了 CW 信号与线性调频信号下的距离分辨率，可用于指导波束测深作业时的高度、信号参数设置。 相似文献
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一种基于FFT波束形成的BDI算法分析研究 总被引：1，自引：0，他引：1
多波束条带测深你是进行海底地形测绘的主要设备，该设备的信号处理部分所要完成的主要任务就是精确测量深点目标回波的DOA（Direction of Arrival）和TOA（Time of Arrival）。研究了基于FFT波束形成技术的BDI（Bearing Diviation Indicator）算法，算法可完成对海底回波信号的时间和方向的联合估计。通过计算机仿真工作和海试数据的处理，得出结论：FFT波束形成技术可以有效地提高波束形成的数目：BDI可以精确地海底回波信号进行回波时延估计和方向估计，尤其是BDI算法可以提高镜向海底区域的边缘波束的测量精度。 相似文献
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水下主动声探测是水下目标探测的主要技术之一,其目标回波信号的模拟技术对水下作战防御、声呐和水中兵器以及水下目标探测系统的研制、实战操作训练等多项国防及民用领域具有十分重要的作用。 针对常见的 CW 和 LFM 主动声探测信号,开展了运动目标回波信号波形的重构技术研究。 在捕获得到主动声探测脉冲的条件下,利用“波形存储重发”的基本方法,根据运动目标相对运动速度,重新设置回波信号采样频率,从而实现宽带回波信号(LFM 信号)及窄带回波信号(CW 信号)的多普勒频移模拟。 根据目标回波时延信息,给出了目标回波时延重构模拟方法,并根据不同目标类型和入射方位给出了目标强度参数设置的参考。 相似文献
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多波束声呐图像是进行海底底质分类的主要数据源之一,由于受海洋噪声、声波散射和混响、仪器设备等因素影响,其经各项常规改正后仍存在明显残差,突出表现在中央波束区和条带重叠区,难以形成高质量的声呐图像。文中分析了多波束声呐图像残差的成因及影响,提出了一种基于多条带最小二乘拟合的多波束声呐图像残差处理方法。首先,得到相邻声脉冲(ping)信号中央区域、重叠区域以及整体趋势的拟合函数;然后,通过拟合函数计算得到中央和重叠区域的残差改正系数;最后,通过改正系数进行残差改正。实验分析表明,该方法在保留原始细节的基础上,有效削弱了残差对声呐图像的影响,对多波束声呐图像处理具有参考和应用价值。 相似文献
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针对传统三维声呐硬件系统复杂、计算量庞大的特点,本文设计了一种基于垂直线阵的水下三维成像系统。相比于传统二维面阵成像声呐,垂直线阵成像声呐阵元数较少,硬件电路较简单。但是,垂直线阵扫面时间过长的缺点使得系统成像速率较慢,无法满足实时成像的需求。为解决此问题,本文提出了一种多频率发射波束形成算法,该算法通过优化垂直阵列的发射过程,有效地减少了系统发射阵列的波束发射次数,从而缩短了系统扫描时间,提升了成像速度。系统硬件部分由发射模块、接收模块、电源模块以及显示模块4个部分组成。系统通过FPGA控制120路信号的同步采样,在波束形成计算中使用并行子阵分级波束形成算法再次提高了系统的运算速率。为了验证系统的性能指标,本文先后对系统进行了波束形成仿真测试以及水下环境的实际成像测试。经测试,本文设计的垂直线阵三维声呐成像效果接近同等指标的二维面阵成像声呐,系统成像帧率较高,满足了三维声呐低功耗、小型化、实时成像的需求。 相似文献
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侧扫声呐回波信号是形成侧扫声呐图像的基础,是侧扫声呐系统对水下目标的最直接观测量, 将一维小波变换与非线性增强方法相结合,提出了一种基于小波变换的侧扫声呐回波信号非线性增强算法, 用以改善侧扫声呐图像对比度低、噪声强度大的问题。首先利用改进的 Bayes 阈值对侧扫声呐 ping 信号进行一维小波分解,提取信号特征信息;然后利用 2 种不同的非线性函数对高、低频小波系数进行处理;最后利用小波反变换重构信号,形成增强后的侧扫声呐图像。实测数据验证结果表明：利用该算法对侧扫声呐 ping 信号进行处理,实现了侧扫声呐图像对比度的增强和对噪声的抑制,可以获取较好的图像视觉效果。 相似文献
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针对猎雷声呐对水雷目标探测仿真问题,提出一种基于运动学信息与水下声场传播耦合分析的探测成像仿真方法。利用 Bellhop3D 声场分析方法对水下声信道信号冲击响应进行计算,结合信号复分析方法得到信号传播信道参数以构建声散射模型,以运动耦合方式综合分析声呐搭载平台位置、姿态及速度等因素对回波信号的影响,通过综合考虑上述因素来模拟目标回波信号,从而利用较为真实的等效回波信号进行图像重构。 以高频前视声呐为例,对声呐探测沉底水雷目标情况进行了仿真,结果表明,该方法能够得到高频声呐对沉底水雷目标的探测图像,与实际情况具有一致性,可为进一步构建反水雷相关模拟仿真训练系统提供参考。 相似文献
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针对海洋石油管线探测多波束剖面声纳的高速、大容量的实时信号处理任务,以及声纳系统进一步扩展的需求,设计并实现了一种基于IP网络互连的、以并行DSP为处理节点的多波束剖面声纳系统.该系统应用于海底石油管线探测与定位,系统中的每个处理节点与数据采集转换部分采用TCP/IP网络连接,可以通过物理上添加一个或多个处理节点成倍的提高系统的信号处理能力,而在软件上无须大的改动.通过电联调与水槽试验,验证了系统的可行性和稳定性,该设计为高速水声阵列信号实时处理系统提供了一种全新的解决思路. 相似文献
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EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统测深精度比较分析 总被引：1，自引：0，他引：1
多波束勘测之前,为了保证多波束成果质量,需要对多波束声纳系统进行一系列设备安装校准和精度评估工作.基于在渤海湾开展的多波束海底地形地貌勘测项目,在项目勘测之前,对EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统进行了安装校准,并对2套多波束声纳系统的测深精度进行了比较分析,通过计算得到两套系统之间的最大测深误差为-0.38 m,测深误差主要为0～0.2 m,无超限数据,结果分析显示2套多波束声纳系统的测深精度满足勘测技术要求,为我们调查工作的顺利开展奠定了良好的基础. 相似文献
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多波束测深边缘波束误差的综合校正 总被引：15，自引：2，他引：13
边缘波束误差是影响多波束测深数据精度的主要因素,数据精度影响其可信度和使用范围,也是进行相关研究的基础.多波束勘测系统声呐参数的精确校正、勘测区声场模型的建立以及实时勘测海洋噪声的合理剔除是影响边缘波束数据质量的关键因素,严重时甚至导致勘测数据出现沿测线方向的条带状假地形或地形位置偏移.上述因素对多波束勘测数据的影响是一个综合作用的过程,靠单一的校正或编辑方法很难提高采集数据的精度.以多波束勘测原理和声学理论为指导,以多波束实测数据为研究基础和分析对象,运用GIS面向对象方法,全面分析造成多波束勘测大误差边缘波束的原因,并探寻改善已勘测多波束大误差数据、提高数据精度的综合处理方法,最终以可视化的方式实现人机交互处理.该项研究成果已初步应用于海洋项目总图编绘工作,并取得了预期效果. 相似文献
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This paper describes a new framework for segmentation of sonar images, tracking of underwater objects and motion estimation. This framework is applied to the design of an obstacle avoidance and path planning system for underwater vehicles based on a multi-beam forward looking sonar sensor. The real-time data flow (acoustic images) at the input of the system is first segmented and relevant features are extracted. We also take advantage of the real-time data stream to track the obstacles in following frames to obtain their dynamic characteristics. This allows us to optimize the preprocessing phases in segmenting only the relevant part of the images. Once the static (size and shape) as well as dynamic characteristics (velocity, acceleration,…) of the obstacles have been computed, we create a representation of the vehicle's workspace based on these features. This representation uses constructive solid geometry (CSG) to create a convex set of obstacles defining the workspace. The tracking takes also into account obstacles which are no longer in the field of view of the sonar in the path planning phase. A well-proven nonlinear search (sequential quadratic programming) is then employed, where obstacles are expressed as constraints in the search space. This approach is less affected by local minima than classical methods using potential fields. The proposed system is not only capable of obstacle avoidance but also of path planning in complex environments which include fast moving obstacles. Results obtained on real sonar data are shown and discussed. Possible applications to sonar servoing and real-time motion estimation are also discussed 相似文献
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珠江口内伶仃洋水下地形地貌特征 总被引：3，自引：0，他引：3
夏真 《海洋地质与第四纪地质》2005,25(1):19-24
珠江口海底管线、跨海大桥及港口码头堤坝等近岸海底工程构筑越来越多,为服务于当地的经济发展需要,广州海洋地质调查局使用数字测深仪、多波束水深测量系统和旁侧声纳扫描系统,对珠江口内伶仃岛以北水域(内伶仃洋)的水下地形地貌进行了调查。利用调查资料,分析了内伶仃洋的水下地形地貌特征,认为内伶仃洋水下格局总体上呈三滩两槽分布,发展趋势处于不断的淤浅和萎缩,但人为作用已对水下地形地貌产生了较大的影响,破坏了水下生态环境,应加强水域综合管理,加大环境保护力度。 相似文献