任意阵列形状的欠定多目标方位估计

随着人类社会对海洋认识和探索的深入,对水下监测和探测设备提出了更高的要求,探测阵列模型和阵列信号处理算法决定了监测和探测设备的复杂度。 针对特定水下多目标定位平台的复杂环境,建立了一种任意空间阵列数学模型,介绍了四阶累积量算法,分析了阵列信号处理中四阶累积量的阵列扩展特性。 基于四阶累积量的 MUSIC 算法的空间谱分析,建立了任意阵列形状的欠自由度多目标方位估计的理论基础。 计算机仿真结果表明了算法的正确性和有效性。     

基于LM方法的单位四元数光束法平差模型解算

以单位四元数描述遥感影像共线条件方程,建立基于单位四元数的光束法平差模型。针对共线条件方程的非线性问题,基于LM(Levenberg-Marquardt)方法解算单位四元数光束法平差模型,并引入丹麦法实现无人机影像外方位元素的抗差估计。基于仿真数据和无人机影像对该方法进行了验证,结果表明:与基于单位四元数的无初值依赖算法进行比较,LM方法具有与单位四元数法相当的可靠性;引入丹麦法方法后可消除粗差观测值对参数估计的不利影响,得到较高精度的外方位元素估值。     

我国周边海域典型海洋锋特征建模研究

基于海洋锋空间位置、水平分布结构和垂直扩展特征等时空特征参数,结合海洋锋空间结构几何模型,建立了区域海洋锋温盐三维结构快速重构特征模型,对黄海西部沿岸锋和东海黑潮中段锋锋区温度场进行了仿真计算,并与实测数据进行了比较分析,实验结果表明：仿真结果与实测数据符合较好,实验结果验证了特征模型的有效性和可推广性。海洋锋区声速具有明显的水平梯度变化,对声纳的水下探测和反探测产生显著影响,因此,需要建立实时估计获取锋区水下温、盐结构的方法。海洋锋特征模型能够快速有效地重构海洋锋区温度场,为实时获取海洋锋水下结构特征提供了方法。     

SAR影像仿真与水下地形反演的阻尼牛顿—行作用法

研究了浅海SAR影像仿真与水下地形反演的数值方法。将仿真与反演问题模型处理为相互独立的依赖于时间的非线性偏微分方程动力系统。使反演问题模型仅依赖于SAR影像灰度值，计算可一次性完成，计算过程中无须与正问题进行数据交互，在此基础上，提出了仿真与反演的一种新的一致性优化算法：阻尼牛顿-行作用法．数值实验结果表明，算法对SAR影像仿真问题具有高效、可靠、计算稳定的特征；对水下地形反演问题也有较强的数值稳定性和较高的计算精度。本文3个算例反演出的地形与实际地形之间的相关系数都优于0．72029．     

AUV移动探测下基于U-Net网络的本体噪声去除

在基于移动 AUV(自主水下机器人)平台的水下机动目标探测场景中,由于拖曳能力和探测孔径的限制,目标噪声极易淹没在本体噪声中。而且,本体噪声与目标噪声具有非常相似的频谱特性和倍频关系,进一步加重了目标噪声分析的难度。为降低本体噪声的影响、提高目标噪声的信噪比,开展了基于 U-Net 深度网络的水下混合噪声信号分离算法研究。通过仿真模型测试了算法在不同转速差、桨叶数差以及目标噪声信噪比条件下去除本体噪声的性能。实验结果初步表明：在目标信号信噪比不低于–10 dB 的条件下,算法可以对本体噪声进行有效去除。     

一种适用于水声通信的Doppler估计算法

在水下声通信中,收发双方相对运动产生的Doppler效应会导致信号的伸缩,引起信噪比的降级,需要采用Doppler补偿措施。在补偿前需要得到Doppler估计。文中提出了一种利用DFT进行Doppler估计的有效算法,该算法通过估计频率偏移来计算Doppler率。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于凝集质量法的海洋缆索动力学建模与仿真技术

海洋缆索广泛用于海洋工程领域,海上作业过程中海缆在波浪、流等动力因素作用下容易产生显著的动力响应。为保证海上作业的安全,需要对海缆的动力响应进行有效的分析和研究。首先介绍了缆索的通用弹性动力学方程,然后给出了用凝集质量法求解此方程的模型,算法采用四阶龙格库塔法,利用Matlab仿真计算了水下拖缆回转的形态,经验证,结果有效。由此可得到凝集质量法在解决缆索动力问题中,也是一个很好的选择。     

遥感海洋初级生产力的生物－地理动力学问题

卫星遥感为大尺度海洋观测提供了一种可行方法。卫星资料应用于海洋初级生产力研究中最重要的是建立由海洋水色遥感资料得出的色素浓度计算初级生产力的合适算法。由于植物生理学方面的问题，建立一个合适的初级生产力算法有一定的困难。了解和确立水体中浮游植物的生理速率参数与分布结构动态是必要的。本文在分析水下光场和藻类光合作用光谱响应基础上，阐述了海洋初级生产力遥感中的生物－地理动力学问题。     

合成孔径雷达探测浅海障碍物技术实例探析

阐述了合成孔径雷达(SAR)探测水下障碍物的发展历程,研究了SAR的成像机理,分析了水下障碍物的SAR成像数学物理模型,并依据该模型设计了水下障碍物的通用仿真计算流程。依据浅海SAR影像资料,针对典型的浅海水下障碍物SAR成像进行模拟仿真,并将仿真的结果与真实的影像进行比较分析,证实该仿真模型具有良好的模拟仿真效果,为浅海水下障碍物的探测提供了科学的依据。     

基于非线性滤波的水下地形辅助导航方法

为了解决水下航行器惯性导航误差随时间积累问题,利用地形辅助导航技术进行导航位置修正。由于水下地形的非线性,对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)和粒子滤波(PF)3种非线性滤波方法的水下地形辅助导航算法进行研究。针对传统基于单波束声纳量测模型在小起伏地形区域导航精度低、易发散问题,从提高量测地形信息量角度,建立了基于多波束测深声纳的量测模型。使用多波束实测地形数据进行仿真试验,结果表明:无论在粗糙地形区域还是较平坦地形区域,多波束量测模型有效缓解了3种方法易发散问题,提高了导航精度。