密布式MIMO聲納成像原理與技術(shù)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 研究歷史及研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 傳統(tǒng)聲吶成像技術(shù) 3
1.2.2 MIMO聲吶信號(hào)處理技術(shù) 7
1.3 本書的主要內(nèi)容 12
參考文獻(xiàn) 13
第2章 聲吶成像基本原理 17
2.1 波束形成 17
2.1.1 波束形成概念與數(shù)學(xué)表示 17
2.1.2 波束響應(yīng)和波束圖 18
2.1.3 陣增益和指向性指數(shù) 27
2.2 匹配濾波 29
2.3 基本成像流程 33
2.4 成像聲吶基本指標(biāo) 34
2.5 傳統(tǒng)聲吶成像技術(shù)的不足 35
2.6 本章小結(jié) 36
參考文獻(xiàn) 36
第3章 MIMO聲吶成像基本原理 38
3.1 MIMO聲吶成像模型 38
3.1.1 任意陣型下的信號(hào)模型 38
3.1.2 對(duì)發(fā)射信號(hào)的要求 42
3.2 虛擬陣元和虛擬陣列 43
3.2.1 虛擬陣元坐標(biāo)解析解 43
3.2.2 二維成像中的陣列設(shè)計(jì) 45
3.2.3 三維成像中的陣列設(shè)計(jì) 46
3.3 MIMO聲吶角度分辨率和距離分辨率 49
3.3.1 MIMO聲吶角度分辨率 49
3.3.2 MIMO聲吶距離分辨率 57
3.4 MIMO聲吶成像的優(yōu)勢和劣勢 62
3.5 本章小結(jié) 63
參考文獻(xiàn) 63
第4章 基于虛擬陣列的MIMO聲吶成像方法 65
4.1 MIMO聲吶二維成像 65
4.1.1 二維成像的小尺寸陣型設(shè)計(jì) 65
4.1.2 二維成像的低成本陣型設(shè)計(jì) 68
4.1.3 二維成像波形設(shè)計(jì) 70
4.1.4 二維成像的基本流程 70
4.1.5 二維成像仿真示例 72
4.1.6 LFM脈沖信號(hào)的設(shè)計(jì)與使用 75
4.2 MIMO聲吶條帶式測深與成像 87
4.2.1 條帶式測深與成像的原理和分辨率 87
4.2.2 條帶式測深與成像陣型設(shè)計(jì) 89
4.2.3 條帶式測深與成像波形設(shè)計(jì) 90
4.2.4 條帶式測深與成像流程 91
4.2.5 條帶式測深與掃海仿真示例 92
4.3 MIMO聲吶三維正視成像 96
4.3.1 口字型MIMO聲吶陣型設(shè)計(jì) 97
4.3.2 口字型MIMO聲吶波形設(shè)計(jì) 99
4.3.3 三維正視成像流程 99
4.3.4 三維正視成像仿真示例 100
4.4 MIMO聲吶三維前視成像 103
4.4.1 三維前視成像陣型設(shè)計(jì) 103
4.4.2 三維前視成像波形設(shè)計(jì) 104
4.4.3 三維前視成像流程 104
4.4.4 三維前視成像仿真示例 108
4.5 本章小結(jié) 111
參考文獻(xiàn) 112
第5章 基于帶寬合成的MIMO聲吶成像方法 114
5.1 信號(hào)設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則 114
5.2 大帶寬信號(hào)合成與成像 118
5.2.1 二維扇掃成像 118
5.2.2 三維成像 123
5.3 超寬帶信號(hào)合成與成像 127
5.3.1 二維扇掃成像 128
5.3.2 三維成像 134
5.4 利用互相關(guān)函數(shù)的帶寬合成 136
5.4.1 波形設(shè)計(jì) 136
5.4.2 成像流程 140
5.4.3 二維成像數(shù)值仿真 140
5.5 本章小結(jié) 141
參考文獻(xiàn) 142
第6章 基于低運(yùn)算量處理的MIMO聲吶成像方法 143
6.1 傳統(tǒng)低運(yùn)算量處理方法 143
6.1.1 MIMO聲吶高運(yùn)算量的來源 143
6.1.2 頻帶搬移與降采樣處理 143
6.1.3 基于DFT的快速處理 144
6.2 MIMO聲吶虛擬陣列的稀疏優(yōu)化與成像 146
6.2.1 滿采樣陣列的稀疏優(yōu)化 146
6.2.2 虛擬陣列的稀疏優(yōu)化 152
6.2.3 基于虛擬稀疏直線陣的成像方法 153
6.2.4 基于虛擬稀疏平面陣的成像方法 159
6.2.5 基于虛擬稀疏柱面陣的成像方法 167
6.3 大孔徑MIMO聲吶的折中處理 175
6.3.1 大孔徑MIMO聲吶的幅度損失 175
6.3.2 幅度損失的補(bǔ)償和克服 179
6.3.3 多層混合波束形成 185
6.4 本章小結(jié) 193
參考文獻(xiàn) 194
第7章 基于時(shí)間分集的MIMO聲吶成像方法 195
7.1 時(shí)間分集MIMO聲吶的基本概念 195
7.2 時(shí)間分集MIMO聲吶高分辨成像方法 197
7.2.1 時(shí)間分集MIMO聲吶陣型設(shè)計(jì) 197
7.2.2 時(shí)間分集MIMO聲吶波形與成像流程 207
7.2.3 仿真與分析 208
7.3 時(shí)間和波形聯(lián)合分集成像方法 210
7.3.1 時(shí)間分集的不足 210
7.3.2 抑制互相干函數(shù)干擾 210
7.3.3 同時(shí)提高角度分辨率和距離分辨率 214
7.4 本章小結(jié) 218
參考文獻(xiàn) 219
第8章 基于解卷積的MIMO聲吶成像方法 220
8.1 解卷積成像處理 220
8.1.1 解卷積的數(shù)學(xué)模型 220
8.1.2 傳統(tǒng)SIMO聲吶解卷積成像流程 221
8.1.3 成像示例 225
8.2 MIMO聲吶解卷積原理 233
8.2.1 MIMO聲吶成像與解卷積處理的關(guān)系 233
8.2.2 MIMO聲吶成像與解卷積處理的幾種組合形式 236
8.3 基于解卷積的MIMO聲吶低旁瓣成像 238
8.3.1 問題描述與方法原理 238
8.3.2 距離維低旁瓣成像流程 242
8.3.3 成像示例 242
8.4 基于解卷積的MIMO聲吶高分辨成像 247
8.4.1 問題描述與方法原理 247
8.4.2 高分辨成像處理流程 249
8.4.3 成像示例 249
8.5 本章小結(jié) 252
參考文獻(xiàn) 252
“現(xiàn)代聲學(xué)科學(xué)與技術(shù)叢書”已出版書目 254