论文部分内容阅读
深水多波束测深系统是进行深海海底地形地貌调查的重要装备,具有覆盖率宽和测深精度高的特点。在海洋资源的调查和科学研究等方面具有较大的应用价值。 深水多波束测深系统的换能器阵列安装于船底,由多个发射和接收基元组成,实现广角度发射和接收。在系统的探测过程中,受海风和海浪影响,换能器阵列的姿态随着船体变化而不断发生变化。这种变化导致发射阵与接收阵产生了相对海底脚印的径向速度,从而造成接收到的信号产生了多普勒频移。为了提高作用距离,新一代的深水多波束系统在大角度时会采用窄带宽长脉宽线性调频信号,此时如不采取校正措施,测深探测性能下降程度显著。 本文针对上述问题,首先定量分析了由于载体姿态变化引起的多普勒频移大小,然后分析存在多普勒频移时估计DOA(波达角度)与TOA(波达时间)的性能,量化测深误差,最后提出对应的深水多波束测深系统的多普勒效应的校正方法。本文的主要研究工作如下: 1.首先讨论新一代深水多波束测深系统在大角度使用调频信号的必要性和特点,采用长脉宽线性调频信号能够提高边缘波束作用距离,但是产生的多普勒频移会对测深结果产生较大影响。其次定量分析了多普勒效应对测深的影响,分析由载体运动所产生的平动和转动速度对海底测深结果的影响,并量化误差,具体开展以下三方面工作:求取载体姿态与阵列相对海底散射点径向速度的关系,分析阵列相对散射点径向速度对接收信号的影响,分析存在多普勒频移时估计测深结果的误差。 2.根据上述分析结果,给出两种补偿方法,一种是根据量化误差进行后补偿,第二种是根据线性调频信号的脉压特性,采用频率平移法进行多普勒效应补偿,对两种补偿方法均做了仿真验证,取得较好的补偿效果。