●叢書前言一
叢書前言二
前言
1 緒論 1
1.1 水下無人航行器發展情況 1
1.2 聲學設備在水下無人航行器中的應用 2
1.3 國外典型水下無人航行器裝備聲學設備及其性能指標簡介 4
1.3.1 避障聲吶 4
1.3.2 測流測速聲吶 5
1.3.3 側掃聲吶 6
1.3.4 測深側掃聲吶 8
1.3.5 多波束測深聲吶 8
1.3.6 淺地層剖面儀 9
1.3.7 水聲通信繫統 10
參考文獻 11
2 避障聲吶技術 13
2.1 基本原理 13
2.1.1 一維避障聲吶 13
2.1.2 二維避障聲吶 14
2.1.3 三維避障聲吶 16
2.2 繫統組成 17
2.3 關鍵技術 18
2.3.1 避障聲吶成像與波束控制技術 18
2.3.2 目標檢測技術與目標分類識別技術 22
2.3.3 路徑規劃策略技術 30
2.3.4 基於目標模型的三維避障技術 32
2.4 發展趨勢 34
2.4.1 小型化技術 34
2.4.2 一體化設計 35
2.4.3 基於十字陣形的三維聲成像技術 35
參考文獻 37
3 測流測速聲吶技術 39
3.1 基本原理 40
3.1.1 多普勒測速聲吶原理 40
3.1.2 相關測速聲吶原理 44
3.2 繫統組成 50
3.2.1 硬件繫統 50
3.2.2 軟件繫統 52
3.3 關鍵技術 52
3.3.1 多普勒測速聲吶關鍵技術 52
3.3.2 相關測速聲吶關鍵技術 59
3.4 發展趨勢 63
參考文獻 65
4 側掃聲吶技術 67
4.1 基本原理 67
4.1.1 側掃聲吶換能器的指向性 67
4.1.2 海底對側掃聲吶發射波的反射和散射 68
4.1.3 側掃聲吶的工作流程 69
4.1.4 側掃聲吶回波信號的幅度動態和動態壓縮 69
4.2 聲圖 71
4.2.1 聲圖的形成 71
4.2.2 海底聲圖構成 72
4.2.3 海底平面和聲圖平面的比例關繫 73
4.2.4 換能器水平指向角引起的失真 77
4.2.5 特殊海洋環境形成的干擾聲圖 79
4.3 關鍵技術 81
4.3.1 圖像處理技術 81
4.3.2 圖像拼接技術 89
4.3.3 圖像三維重構技術 105
參考文獻 122
5 測深側掃聲吶技術 124
5.1 基本原理 124
5.1.1 測深側掃聲吶基本原理 124
5.1.2 高分辨率測深側掃聲吶基本原理 126
5.1.3 基於高分辨率測深側掃聲吶的測深繫統 129
5.2 HRBSSS測深數據處理方法 134
5.2.1 主要測深參數定義 134
5.2.2 姿態數據處理 135
5.2.3 聲吶陣深度計算 138
5.2.4 聲速剖面修正 139
5.2.5 定位數據和潮汐修正 143
5.2.6 測深數據處理流程 146
5.3 HRBSSS誤差分析和偏差校準 147
5.3.1 深度誤差分析 147
5.3.2 位置誤差分析 154
5.3.3 誤差分析小結 158
5.3.4 HRBSSS偏差校準 159
5.4 評估方法 161
5.4.1 聲吶測深精度評估方法 161
5.4.2 繫統測深精度評估方法 161
5.5 應用實例 164
5.5.1 6000m無人無纜水下無人航行器繫統 164
5.5.2 DTA-6000聲學深拖繫統 166
5.6 發展趨勢 168
參考文獻 169
6 多波束測深技術 170
6.1 工作原理 170
6.2 繫統組成 171
6.3 關鍵技術 172
6.3.1 底檢測技術 172
6.3.2 底跟蹤技術 173
6.3.3 深度修正技術 174
6.4 應用實例 178
6.4.1 地形測量 178
6.4.2 海底管線探測 178
6.4.3 海洋生物探測 179
6.5 發展趨勢 180
參考文獻 181
7 淺地層剖面測量技術 183
7.1 工作原理 183
7.2 繫統組成及關鍵技術 189
7.2.1 Chirp淺地層剖面儀聲吶 189
7.2.2 三維剖面聲吶 195
7.2.3 沉積物聲學特性選擇 199
7.3 發展趨勢 204
7.3.1 國外發展趨勢 204
7.3.2 國內發展趨勢 206
參考文獻 208
8 水聲通信技術 211
8.1 基本原理 211
8.1.1 吸收衰減對水聲通信的影響 212
8.1.2 聲速對水聲通信的影響 212
8.1.3 多徑傳播對水聲通信的影響 212
8.1.4 多普勒頻移對水聲通信的影響 213
8.1.5 噪聲對水聲通信的影響 214
8.1.6 水聲信道的時變性對水聲通信的影響 214
8.2 關鍵技術 214
8.2.1 水聲物理層技術 215
8.2.2 水聲通信節點技術 223
8.2.3 水聲通信網技術 227
8.3 應用實例 235
8.3.1 海洋立體監測網絡 236
8.3.2 水下定位 237
8.4 發展趨勢 238
參考文獻 238
索引 241
彩圖

本書是作者在多年從事水聲學理論研究與工程應用工作的基礎上寫成的專著，繫統地闡述了水下無人航行器水聲感知技術的發展與應用。全書共8章，主要包括緒論、避障聲吶技術、測流測速聲吶技術、側掃聲吶技術、測深側掃聲吶技術、多波束測深技術、淺地層剖面測量技術及水聲通信技術，內容基本覆蓋了水下無人航行器水聲感知技術知識與發展動向。