水下机器人学习笔记03-声呐信号处理

声呐系统:

声呐系统.PNG

声呐信号处理的本质:
信息的变换和提取
信号处理_声呐信号处理.PNG

声呐信号处理的任务

经典声呐信号处理

  • 目标探测
    目标探测:利用目标自身发出的声波(自身的噪声或主动发出的声信号)或目标的回波来确定目标的存在。
  • 目标定位
    利用上述声波确定目标的位置,包括目标的距离、方位及深度等。
  • 目标识别
    区分目标的类型和性质,如大小、目标真假、舰船或者潜艇

主动声呐,目标反射回波形成了主动声呐拾取到的声信息,
对于主动声呐影响最重要的三个因素:

  • 环境噪声
  • 平台噪声
  • 混响(海面混响,海底混响,体积混响),
    被动声呐,需要获得的信息包括:目标自身发出的声信号;辐射噪声(蕴含的信息丰富和复杂)
    对于被动声呐影响最重要的两个因素:
  • 环境噪声
  • 平台噪声

声呐信号处理的难题

  • 水声信号带宽窄、数据传输速度低,声呐搜索速度慢。
    声波在海水中的衰减系数近似与声波的平方成正比
    随着声波频率的升高,声波的能量衰减急剧增大。
  • 波束扩展引起分辨率减低
    (让声能量集中在一定的波束开角内向外发射,那么可以将集中在一定范围内发射的声波看作一个波束)
    声波频率越高,形成的波束也越尖锐,空间分辨率也就越高。
    问题,如何获得更窄的波束,提高其分辨率?
  • 声呐性能受到环境的影响大
  • 声呐性能受到安装平台的限制和影响大

一个声呐系统典型的构成

声呐系统构成.PNG

未来发展的方向是向低频、大功率,大尺度基阵以及复杂的高水平的声呐信号处理方向发展。

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