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三维声成像技术在水下目标探测与识别中发挥着重要的作用,与一维、二维声纳不同,三维成像声纳可获得水下三维图像,确定目标的距离、方位角和俯仰角的三维坐标,因此三维成像声纳为水下目标定位、水下载体有效避碰等方面提供了更有效的手段和更全面的信息。
发射线阵和接收线阵组成一个“T”型阵,形成相控阵三维声成像系统。本文围绕本系统在FPGA硬件平台上实现了相控发射,并在matlab平台上对三维声成像算法进行了仿真。本文首先研究了相控发射原理,利用FPGA实现了对32基元相控发射机的控制,在垂直方向每1°进行一次相控扫描,扫描区域为-10°~+10°,并利用示波器进行相邻基元实际时延与理论时延的误差测量,结果表示满足设计要求。
然后,本文对相控阵三维声成像算法进行了研究,三维声成像算法主要基于波束形成技术,具有160个接收通道,方位分辨率达到0.5°。其次,对算法中运用到的正交解调、幅度加权、近场聚焦、波束形成及扇形变换技术进行了仿真分析。最后针对点目标和体目标进行了二维和三维声成像算法仿真,仿真结果表明:该算法能够正确对点目标和体目标进行成像,仿真测得目标位置信息与仿真参数一致。