水下無人航行器水聲感知技術(shù)

目錄
叢書前言一
叢書前言二
前言
1 緒論 1
1.1 水下無人航行器發(fā)展情況 1
1.2 聲學(xué)設(shè)備在水下無人航行器中的應(yīng)用 2
1.3 國外典型水下無人航行器裝備聲學(xué)設(shè)備及其性能指標(biāo)簡(jiǎn)介 4
1.3.1 避障聲吶 4
1.3.2 測(cè)流測(cè)速聲吶 5
1.3.3 側(cè)掃聲吶 6
1.3.4 測(cè)深側(cè)掃聲吶 8
1.3.5 多波束測(cè)深聲吶 8
1.3.6 淺地層剖面儀 9
1.3.7 水聲通信系統(tǒng) 10
參考文獻(xiàn) 11
2 避障聲吶技術(shù) 13
2.1 基本原理 13
2.1.1 一維避障聲吶 13
2.1.2 二維避障聲吶 14
2.1.3 三維避障聲吶 16
2.2 系統(tǒng)組成 17
2.3 關(guān)鍵技術(shù) 18
2.3.1 避障聲吶成像與波束控制技術(shù) 18
2.3.2 目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)與目標(biāo)分類識(shí)別技術(shù) 22
2.3.3 路徑規(guī)劃策略技術(shù) 30
2.3.4 基于目標(biāo)模型的三維避障技術(shù) 32
2.4 發(fā)展趨勢(shì) 34
2.4.1 小型化技術(shù) 34
2.4.2 一體化設(shè)計(jì) 35
2.4.3 基于十字陣形的三維聲成像技術(shù) 35
參考文獻(xiàn) 37
3 測(cè)流測(cè)速聲吶技術(shù) 39
3.1 基本原理 40
3.1.1 多普勒測(cè)速聲吶原理 40
3.1.2 相關(guān)測(cè)速聲吶原理 44
3.2 系統(tǒng)組成 50
3.2.1 硬件系統(tǒng) 50
3.2.2 軟件系統(tǒng) 52
3.3 關(guān)鍵技術(shù) 52
3.3.1 多普勒測(cè)速聲吶關(guān)鍵技術(shù) 52
3.3.2 相關(guān)測(cè)速聲吶關(guān)鍵技術(shù) 59
3.4 發(fā)展趨勢(shì) 63
參考文獻(xiàn) 65
4 側(cè)掃聲吶技術(shù) 67
4.1 基本原理 67
4.1.1 側(cè)掃聲吶換能器的指向性 67
4.1.2 海底對(duì)側(cè)掃聲吶發(fā)射波的反射和散射 68
4.1.3 側(cè)掃聲吶的工作流程 69
4.1.4 側(cè)掃聲吶回波信號(hào)的幅度動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮 69
4.2 聲圖 71
4.2.1 聲圖的形成 71
4.2.2 海底聲圖構(gòu)成 72
4.2.3 海底平面和聲圖平面的比例關(guān)系 73
4.2.4 換能器水平指向角引起的失真 77
4.2.5 特殊海洋環(huán)境形成的干擾聲圖 79
4.3 關(guān)鍵技術(shù) 81
4.3.1 圖像處理技術(shù) 81
4.3.2 圖像拼接技術(shù) 89
4.3.3 圖像三維重構(gòu)技術(shù) 105
參考文獻(xiàn) 122
5 測(cè)深側(cè)掃聲吶技術(shù) 124
5.1 基本原理 124
5.1.1 測(cè)深側(cè)掃聲吶基本原理 124
5.1.2 高分辨率測(cè)深側(cè)掃聲吶基本原理 126
5.1.3 基于高分辨率測(cè)深側(cè)掃聲吶的測(cè)深系統(tǒng) 129
5.2 HRBSSS測(cè)深數(shù)據(jù)處理方法 134
5.2.1 主要測(cè)深參數(shù)定義 134
5.2.2 姿態(tài)數(shù)據(jù)處理 135
5.2.3 聲吶陣深度計(jì)算 138
5.2.4 聲速剖面修正 139
5.2.5 定位數(shù)據(jù)和潮汐修正 143
5.2.6 測(cè)深數(shù)據(jù)處理流程 146
5.3 HRBSSS誤差分析和偏差校準(zhǔn) 147
5.3.1 深度誤差分析 147
5.3.2 位置誤差分析 154
5.3.3 誤差分析小結(jié) 158
5.3.4 HRBSSS偏差校準(zhǔn) 159
5.4 評(píng)估方法 161
5.4.1 聲吶測(cè)深精度評(píng)估方法 161
5.4.2 系統(tǒng)測(cè)深精度評(píng)估方法 161
5.5 應(yīng)用實(shí)例 164
5.5.1 6000m無人無纜水下無人航行器系統(tǒng) 164
5.5.2 DTA-6000聲學(xué)深拖系統(tǒng) 166
5.6 發(fā)展趨勢(shì) 168
參考文獻(xiàn) 169
6 多波束測(cè)深技術(shù) 170
6.1 工作原理 170
6.2 系統(tǒng)組成 171
6.3 關(guān)鍵技術(shù) 172
6.3.1 底檢測(cè)技術(shù) 172
6.3.2 底跟蹤技術(shù) 173
6.3.3 深度修正技術(shù) 174
6.4 應(yīng)用實(shí)例 178
6.4.1 地形測(cè)量 178
6.4.2 海底管線探測(cè) 178
6.4.3 海洋生物探測(cè) 179
6.5 發(fā)展趨勢(shì) 180
參考文獻(xiàn) 181
7 淺地層剖面測(cè)量技術(shù) 183
7.1 工作原理 183
7.2 系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù) 189
7.2.1 Chirp淺地層剖面儀聲吶 189
7.2.2 三維剖面聲吶 195
7.2.3 沉積物聲學(xué)特性選擇 199
7.3 發(fā)展趨勢(shì) 204
7.3.1 國外發(fā)展趨勢(shì) 204
7.3.2 國內(nèi)發(fā)展趨勢(shì) 206
參考文獻(xiàn) 208
8 水聲通信技術(shù) 211
8.1 基本原理 211
8.1.1 吸收衰減對(duì)水聲通信的影響 212
8.1.2 聲速對(duì)水聲通信的影響 212
8.1.3 多徑傳播對(duì)水聲通信的影響 212
8.1.4 多普勒頻移對(duì)水聲通信的影響 213
8.1.5 噪聲對(duì)水聲通信的影響 214
8.1.6 水聲信道的時(shí)變性對(duì)水聲通信的影響 214
8.2 關(guān)鍵技術(shù) 214
8.2.1 水聲物理層技術(shù) 215
8.2.2 水聲通信節(jié)點(diǎn)技術(shù) 223
8.2.3 水聲通信網(wǎng)技術(shù) 227
8.3 應(yīng)用實(shí)例 235
8.3.1 海洋立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò) 236
8.3.2 水下定位 237
8.4 發(fā)展趨勢(shì) 238
參考文獻(xiàn) 238
索引 241
彩圖