多波束測深聲吶技術原理與套用

《多波束測深聲吶技術原理與套用》是2023年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：多波束測深聲吶技術原理與套用
• 作者：周天 、徐超、李海森
• 語言：中文
• 出版時間：2023年11月1日
• 出版社：科學出版社
• 頁數：238 頁
• ISBN：9787508863177
• 開本：16 開

內容簡介

《多波束測深聲吶技術原理與套用》回顧多波束測深聲吶技術發展歷程，展望發展趨勢，剖析影響多波束測深聲吶主要技術指標的因素及實現各指標、功能的技術手段，包括多波束海底地形高精度探測技術、多波束海底地形高分辨力探測技術及多波束海底地形高效率探測技術，介紹多波束測深聲吶水下環境探測的新能力，重點列舉了近年來多波束海底分類技術、海底地形輔助導航及多波束測深聲吶在水中氣泡群探測方面的套用。《多波束測深聲吶技術原理與套用》給出翔實的技術原理分析與實際科研案例，向讀者展示了多波束測深聲吶從水底地形地貌到底質分類再到目標成像的多角度、全方位的技術內容。

圖書目錄

叢書序

序

自序

第1章　緒論1

1.1　多波束測深聲吶技術原理1

1.2　多波束測深聲吶系統組成2

1.3　影響多波束測深聲吶技術性能的主要因素3

1.4　多波束測深聲吶技術發展概述7

參考文獻11

第2章　多波束海底地形高精度探測技術13

2.1　聲基陣校正13

2.1.1　幅相一致性校正技術13

2.1.2　陣元間距校正技術25

2.2　海底回波信號高精度檢測算法29

2.2.1　海底回波信號檢測基本原理30

2.2.2　加權時間平均技術31

2.2.3　分裂孔徑相關技術32

2.2.4　多子陣對幅度-相位聯合檢測法34

2.3　數據質量評估技術40

2.3.1　測量不確定度40

2.3.2　海底回波檢測方法的相對測深誤差分析41

2.3.3　數據質量的評價依據—質量因子44

2.4　數據異常值檢測與濾波46

2.4.1　**算法概述47

2.4.2　基於截斷*小二乘估計趨勢面濾波的異常值自動檢測與剔除算法47

2.4.3　基於聯合不確定度的多波束測深數據質量控制51

2.4.4　基於預測誤差質量因子的多波束測深異常值線上檢測與濾波算法53

2.5　聲速對測深的影響與消除算法58

2.5.1　表層聲速對測深結果的影響及消除59

2.5.2　聲速剖面對測深結果的影響及消除61

參考文獻64

第3章　多波束海底地形高分辨力探測技術67

3.1　多波束測深聲吶水平向高分辨力處理67

3.1.1　常規波束形成67

3.1.2　一維解卷積波束形成69

3.1.3　二維解卷積波束形成74

3.2　多波束測深聲吶距離向高分辨力處理81

3.2.1　距離向複雜信號脈衝壓縮81

3.2.2　基於波束幅度的距離向多回波檢測88

3.2.3　基於譜特徵的距離向多回波檢測93

3.3　多波束測深聲吶航跡向高分辨力處理98

3.3.1　多波束測深聲吶航跡向孔徑合成原理98

3.3.2　多波束合成孔徑聲吶成像處理101

參考文獻114

第4章　多波束海底地形高效率探測技術116

4.1　海底地形寬覆蓋掃測技術116

4.1.1　寬覆蓋聲吶基陣設計116

4.1.2　影響覆蓋寬度的因素分析118

4.2　運動姿態主動穩定技術120

4.2.1　橫搖穩定121

4.2.2　縱搖穩定124

4.2.3　艏向穩定125

4.3　面地形探測技術129

4.3.1　二維均**面陣面地形探測技術129

4.3.2　二維稀疏陣面地形探測技術130

參考文獻136

第5章　多波束測深聲吶水下環境探測新能力138

5.1　海底反向散射成像138

5.1.1　海底反向散射成像方法138

5.1.2　海底反向散射強度的估計146

5.1.3　海底反向散射強度的角度關係確定與剔除147

5.1.4　試驗數據處理148

5.2　水體成像151

5.3　加密檢測154

5.3.1　水平向加密檢測技術154

5.3.2　距離向加密檢測技術155

參考文獻157

第6章　多波束海底分類技術159

6.1　海底底質類型的劃分方法159

6.2　多波束分類軟體系統概述161

6.3　聲學海底分類的依據162

6.3.1　海底反向散射模型162

6.3.2　海底反向散射數據統計模型164

6.4　基於海底反向散射圖像的海底分類171

6.4.1　基於數據機率分布特性的特徵提取171

6.4.2　基於灰度共生矩陣的紋理特徵提取172

6.4.3　基於功率譜比的Pace特徵173

6.4.4　分類結果示例174

6.5　基於海底反向散射強度角度回響的海底分類175

6.5.1　海底反向散射強度數據的角度回響特徵提取與分類175

6.5.2　基於多角度間隔ARC的底質分類技術177

6.6　多波束海底分類套用的延伸—沉底油探測179

6.7　影響分類正確率的因素分析181

參考文獻183

第7章　海底地形輔助導航186

7.1　基於廣義極大似然估計的穩健地形匹配定位186

7.1.1　廣義極大似然估計原理186

7.1.2　基於梯度下降的最佳化搜尋187

7.1.3　差分進化全局搜尋188

7.1.4　基於差分進化全局搜尋的廣義極大似然估計穩健地形匹配定位算法191

7.1.5　船載測深數據離線回放定位試驗193

7.2　基於遞推貝葉斯估計的穩健地形跟蹤導航195

7.2.1　基於自適應採樣粒子濾波的地形跟蹤導航196

7.2.2　基於穩健粒子濾波的地形跟蹤導航203

參考文獻212

第8章　水中氣泡群探測213

8.1　艦船尾流探測213

8.1.1　艦船尾流的幾何分布與聲學建模213

8.1.2　艦船尾流的測量方法216

8.1.3　基於相干反向散射增強的艦船尾流探測方法221

8.2　海底泄漏/滲漏氣體的探測224

8.2.1　基於光流原理的海底泄漏/滲漏氣體的運動特徵獲取224

8.2.2　海底泄漏/滲漏氣體的多閾值檢測229

8.2.3　基於多波束測深聲吶的水下泄漏氣體實時探測工程實例232

參考文獻234

索引235

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