本书回顾多波束测深声呐技术发展历程，展望发展趋势，剖析影响多波束测深声呐主要技术指标的因素及实现各指标、功能的技术手段，包括多波束海底地形高精度探测技术、多波束海底地形高分辨力探测技术及多波束海底地形高效率探测技术，介绍多波束测深声呐水下环境探测的新能力，重点列举了近年来多波束海底分类技术、海底地形辅助导航及多波束测深声呐在水中气泡群探测方面的应用。书中给出翔实的技术原理分析与实际科研案例，向读者展示了多波束测深声呐从水底地形地貌到底质分类再到目标成像的多角度、全方位的技术内容。
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目录
丛书序
序
自序
第1章 绪论1
1.1 多波束测深声呐技术原理1
1.2 多波束测深声呐系统组成2
1.3 影响多波束测深声呐技术性能的主要因素3
1.4 多波束测深声呐技术发展概述7
参考文献11
第2章 多波束海底地形高精度探测技术13
2.1 声基阵校正13
2.1.1 幅相一致性校正技术13
2.1.2 阵元间距校正技术25
2.2 海底回波信号高精度检测算法29
2.2.1 海底回波信号检测基本原理30
2.2.2 加权时间平均技术31
2.2.3 分裂孔径相关技术32
2.2.4 多子阵对幅度-相位联合检测法34
2.3 数据质量评估技术40
2.3.1 测量不确定度40
2.3.2 海底回波检测方法的相对测深误差分析41
2.3.3 数据质量的评价依据—质量因子44
2.4 数据异常值检测与滤波46
2.4.1 经典算法概述47
2.4.2 基于截断最小二乘估计趋势面滤波的异常值自动检测与剔除算法47
2.4.3 基于联合不确定度的多波束测深数据质量控制51
2.4.4 基于预测误差质量因子的多波束测深异常值在线检测与滤波算法53
2.5 声速对测深的影响与消除算法58
2.5.1 表层声速对测深结果的影响及消除59
2.5.2 声速剖面对测深结果的影响及消除61
参考文献64
第3章 多波束海底地形高分辨力探测技术67
3.1 多波束测深声呐水平向高分辨力处理67
3.1.1 常规波束形成67
3.1.2 一维解卷积波束形成69
3.1.3 二维解卷积波束形成74
3.2 多波束测深声呐距离向高分辨力处理81
3.2.1 距离向复杂信号脉冲压缩81
3.2.2 基于波束幅度的距离向多回波检测88
3.2.3 基于谱特征的距离向多回波检测93
3.3 多波束测深声呐航迹向高分辨力处理98
3.3.1 多波束测深声呐航迹向孔径合成原理98
3.3.2 多波束合成孔径声呐成像处理101
参考文献114
第4章 多波束海底地形高效率探测技术116
4.1 海底地形宽覆盖扫测技术116
4.1.1 宽覆盖声呐基阵设计116
4.1.2 影响覆盖宽度的因素分析118
4.2 运动姿态主动稳定技术120
4.2.1 横摇稳定121
4.2.2 纵摇稳定124
4.2.3 艏向稳定125
4.3 面地形探测技术129
4.3.1 二维均匀平面阵面地形探测技术129
4.3.2 二维稀疏阵面地形探测技术130
参考文献136
第5章 多波束测深声呐水下环境探测新能力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 海底反向散射强度的估计146
5.1.3 海底反向散射强度的角度关系确定与剔除147
5.1.4 试验数据处理148
5.2 水体成像151
5.3 加密检测154
5.3.1 水平向加密检测技术154
5.3.2 距离向加密检测技术155
参考文献157
第6章 多波束海底分类技术159
6.1 海底底质类型的划分方法159
6.2 多波束分类软件系统概述161
6.3 声学海底分类的依据162
6.3.1 海底反向散射模型162
6.3.2 海底反向散射数据统计模型164
6.4 基于海底反向散射图像的海底分类171
6.4.1 基于数据概率分布特性的特征提取171
6.4.2 基于灰度共生矩阵的纹理特征提取172
6.4.3 基于功率谱比的Pace特征173
6.4.4 分类结果示例174
6.5 基于海底反向散射强度角度响应的海底分类175
6.5.1 海底反向散射强度数据的角度响应特征提取与分类175
6.5.2 基于多角度间隔ARC的底质分类技术177
6.6 多波束海底分类应用的延伸—沉底油探测179
6.7 影响分类正确率的因素分析181
参考文献183
第7章 海底地形辅助导航186
7.1 基于广义极大似然估计的稳健地形匹配定位186
7.1.1 广义极大似然估计原理186
7.1.2 基于梯度下降的优化搜索187
7.1.3 差分进化全局搜索188
7.1.4 基于差分进化全局搜索的广义极大似然估计稳健地形匹配定位算法191
7.1.5 船载测深数据离线回放定位试验193
7.2 基于递推贝叶斯估计的稳健地形跟踪导航195
7.2.1 基于自适应采样粒子滤波的地形跟踪导航196
7.2.2 基于稳健粒子滤波的地形跟踪导航203
参考文献212
第8章 水中气泡群探测213
8.1 舰船尾流探测213
8.1.1 舰船尾流的几何分布与声学建模213
8.1.2 舰船尾流的测量方法216
8.1.3 基于相干反向散射增强的舰船尾流探测方法221
8.2 海底泄漏/渗漏气体的探测224
8.2.1 基于光流原理的海底泄漏/渗漏气体的运动特征获取224
8.2.2 海底泄漏/渗漏气体的多阈值检测229
8.2.3 基于多波束测深声呐的水下泄漏气体实时探测工程实例232
参考文献234
索引235
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