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)備及其性能指標簡介 4
1.3.1 避障聲吶 4
1.3.2 測流測速聲吶 5
1.3.3 側(cè)掃聲吶 6
1.3.4 測深側(cè)掃聲吶 8
1.3.5 多波束測深聲吶 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 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 目標檢測技術(shù)與目標分類識別技術(shù) 22
2.3.3 路徑規(guī)劃策略技術(shù) 30
2.3.4 基于目標模型的三維避障技術(shù) 32
2.4 發(fā)展趨勢 34
2.4.1 小型化技術(shù) 34
2.4.2 一體化設(shè)計 35
2.4.3 基于十字陣形的三維聲成像技術(shù) 35
參考文獻 37
3 測流測速聲吶技術(shù) 39
3.1 基本原理 40
3.1.1 多普勒測速聲吶原理 40
3.1.2 相關(guān)測速聲吶原理 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 多普勒測速聲吶關(guān)鍵技術(shù) 52
3.3.2 相關(guān)測速聲吶關(guān)鍵技術(shù) 59
3.4 發(fā)展趨勢 63
參考文獻 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)掃聲吶回波信號的幅度動態(tài)和動態(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 122
5 測深側(cè)掃聲吶技術(shù) 124
5.1 基本原理 124
5.1.1 測深側(cè)掃聲吶基本原理 124
5.1.2 高分辨率測深側(cè)掃聲吶基本原理 126
5.1.3 基于高分辨率測深側(cè)掃聲吶的測深系統(tǒng) 129
5.2 HRBSSS測深數(shù)據(jù)處理方法 134
5.2.1 主要測深參數(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 測深數(shù)據(jù)處理流程 146
5.3 HRBSSS誤差分析和偏差校準 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 159
5.4 評估方法 161
5.4.1 聲吶測深精度評估方法 161
5.4.2 系統(tǒng)測深精度評估方法 161
5.5 應(yīng)用實例 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 168
參考文獻 169
6 多波束測深技術(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)用實例 178
6.4.1 地形測量 178
6.4.2 海底管線探測 178
6.4.3 海洋生物探測 179
6.5 發(fā)展趨勢 180
參考文獻 181
7 淺地層剖面測量技術(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 204
7.3.1 國外發(fā)展趨勢 204
7.3.2 國內(nèi)發(fā)展趨勢 206
參考文獻 208
8 水聲通信技術(shù) 211
8.1 基本原理 211
8.1.1 吸收衰減對水聲通信的影響 212
8.1.2 聲速對水聲通信的影響 212
8.1.3 多徑傳播對水聲通信的影響 212
8.1.4 多普勒頻移對水聲通信的影響 213
8.1.5 噪聲對水聲通信的影響 214
8.1.6 水聲信道的時變性對水聲通信的影響 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)點技術(shù) 223
8.2.3 水聲通信網(wǎng)技術(shù) 227
8.3 應(yīng)用實例 235
8.3.1 海洋立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò) 236
8.3.2 水下定位 237
8.4 發(fā)展趨勢 238
參考文獻 238
索引 241
彩圖