浅水多波束测深侧扫系统研究

论文摘要

随着多波束测深系统应用范围的扩大、小型化的深入发展,利用多波束获得地形地貌特征成了新的研究热点。论文在我国第一台多波束条带测深仪研究的基础上,参照国外同类相关产品,对浅水多波束测深侧扫系统进行了论证。论文主要任务是设计一套浅水多波束测深侧扫系统,并对关键技术进行分析。主要内容包括多波束测深仪的工作原理及参数分析,侧扫声呐的工作原理的介绍,浅水多波束测深侧扫系统的工作原理及性能分析,整体方案的设计。在理论分析和计算机仿真两个方面研究了虚拟阵元、FFT及内插波束形成,并探讨了对海底地形起伏、中央区波束的修正方法。论文通过仿真比较,得出几种处理方法的优缺点。然后,专门针对多波束侧扫数据生成声像图问题进行研究。论文的重点是虚拟阵元及内插技术的研究,通过虚拟阵元前后、内插前后、海底数据插值前后对比,证明了虚拟阵元法与内插波束形成方法相结合的有效性。最后,论文还对浅水多波束测深侧扫系统在海底底质声学分类中的应用问题进行了简要的讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 多波束测深技术的发展历史
• 1.3 多波束测深系统的分类
• 1.4 测深侧扫系统的发展及现状
• 1.5 论文的主要内容
• 第2章 浅水多波束测深侧扫系统理论基础
• 2.1 多波束条带测深仪工作原理
• 2.2 多波束条带测深仪工作参数的选取
• 2.3 多波束条带测深仪的关键技术
• 2.3.1 声基阵与空间采样
• 2.3.2 线阵频域波束形成
• 2.3.3 时间增益控制（TVG）
• 2.3.4 TOA和 DOA估计
• 2.3.5 测量船的运动补偿与修正技术
• 2.4 侧扫声呐工作原理
• 2.5 多波束条带测深仪与侧扫声呐的比较
• 2.6 多波束测深侧扫系统性能分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 浅水多波束测深侧扫系统方案设计及关键技术
• 3.1 浅水多波束测深侧扫系统组成
• 3.2 浅水多波束测深侧扫系统工作原理
• 3.3 浅水多波束测深侧扫系统主要技术指标
• 3.4 浅水多波束测深侧扫系统声性能设计
• 3.5 关键技术的原理及解决方案
• 3.5.1 线性预测虚拟阵元波束形成
• 3.5.2 内插波束形成
• 3.5.3 海底地形起伏的修正
• 3.5.4 中央波束区反射强度的修正
• 3.6 本章小结
• 第4章 浅水多波束测深侧扫系统仿真研究
• 4.1 多波束侧扫声像图处理与形成
• 4.1.1 像素点的生成
• 4.1.2 测量区域的网格化
• 4.1.3 散射强度值转化灰度值
• 4.1.4 图像空间域平滑及内插
• 4.2 系统声成像仿真
• 4.2.1 反向散射强度值模拟仿真
• 4.2.2 对海试数据的仿真研究
• 4.3 多波束测深侧扫系统在海底底质声学方法分类中应用的讨论
• 4.3.1 海底底质的反向散射强度分析
• 4.3.2 海底地质类型反向散射规律分析
• 4.3.3 反向散射数据的分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历