多波束声纳Snippet成像算法研究及其DSP实现

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由于具有测量精度高、范围广等优点,多波束声纳在海底地形探测领域占据着越来越重要的地位,但是随着技术的发展,多波束声纳的功能不仅仅局限在测深一个领域,在海底地貌探测领域也有了长足的进步。早期多波束成像算法每个波束只能估计一个检测点的反向散射强度,不仅成像分辨率低,对于接收回来的波束输出信号利用率也很低,浪费了很多有效信息。为了解决传统成像方法存在的分辨率低、信息利用低以及与地形信息融合不方便的问题,本文针对具有更高分辨率的多波束声纳Snippet成像算法开展研究工作并予以DSP实现。在利用幅度加权平均(WMT)测深算法估计出每个波束主轴方向的回波到达时间(TOA)和回波到达角度(DOA)的基础上,对各个波束内输出回波时间序列进行片断截取,对截取的片断进行回波强度样本采样,并计算出每个样本的回波强度,然后计算出每个样本检测点的反向散射强度、水平位移、入射角等信息,从而在每个波束脚印内得到更多检测点的相关成像信息,达到提高成像分辨率的目的。在解算各个检测点反向散射强度的过程中,对测量过程中影响反向散射强度的因素进行了分析,提出了相应的修正方案。理论分析的同时,通过处理实际试验数据对多波束Snippet成像算法进行仿真研究,验证算法的有效性,对整条测线上的数据进行处理,生成反映水底地貌特征的多波束声纳图像。最后将成像算法移植到DSP信号处理平台上,兼顾实时性的同时对算法程序进行验证和优化。
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