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。