基于相控参量阵的浅地层精细探测技术研究

Sub-bottom architecture and characteristics exploration is the basic problom on the field of ocean remote sensing. For the limitation of mechanics and signal processing technology, generally used traditional single beam acoustic sub-bottom profiling exits probloms of low resolution and inaccurate thickness，especially can't get sub-bottom thickness information,difficult to realize subtle exploration. This project using phased parametric array and associate the theories of fractional Fourier transform and AR forecast filtering, extracting and researching a new sub-bottom profiling method with high SNR, high resolution and velocity inversion,which mainly includs：1. Sub-bottom signal enhancement technique based on FrFT.2. High degree of accuracy TOA estimation based on AR forecast filtering.3.Multi-angle sub-bottom echo signal sound profile estimation techniqe.4.Pool experiment vertification.By the research of this project,propose a efficency sub-bottom profiling theory and techniqe, achieve the purpose of summarizing the feasible sub-bottom subtle exploration theory, finally supply the insufficiency of sub-bottom profiling theory.

海底沉积层结构探测与物性研究是海洋遥感等领域研究的基本科学问题之一。受工作机理和信号处理技术限制，目前广泛应用的传统单波束浅剖声纳技术普遍存在探测分辨率差、层厚信息探测不准确等问题，无法实现浅地层的精细探测。本项目基于可相控发射低频窄波束的相控参量声学基阵，依据FrFT时频分析和AR预测滤波理论，开展高信噪比、高分辨和准确层厚估计的浅地层精细探测基础理论研究，从浅剖信号增强、高精度时延估计和浅地层声速剖面反演三个角度研究浅地层精细探测理论与方法。主要研究内容包括：1.基于FrFT的浅地层回波信号增强技术；2.基于AR预测滤波理论的高精度浅地层回波时延估计技术；3.多角度回波海底浅地层声速剖面估计技术；4.水池实验验证。研究目标：提出一种有效的浅剖精细探测技术理论与技术，弥补现有单波束浅剖声纳探测海底浅地层存在的缺陷，为新一代国产相控阵参量浅剖声纳研制奠定理论基础。

海底沉积层结构探测与物性研究是海洋遥感等领域研究的基本科学问题之一，但受工作机理和信号处理技术的限制，目前广泛应用的传统单波束浅剖声纳技术普遍存在探测分辨率差、层厚信息探测不准确等问题，无法实现浅地层的精细探测。本项目基于可发射低频窄波束的相控参量声学基阵，依据FrFT时频分析和AR预测滤波相关理论，开展高信噪比、高分辨和准确层厚估计的浅地层精细探测基础理论研究，从浅剖信号增强、高精度时延估计和浅地层声速剖面反演等三个角度研究浅地层精细探测理论与方法。主要研究内容包括基于FrFT的浅地层回波信号增强技术；基于AR预测滤波理论的高精度浅地层回波时延估计技术；多角度回波海底浅地层声速剖面估计技术以及水池实验验证研究。通过本项目研究，提出了一种基于FrFT技术的浅剖信号增强方法，研究了AR预测滤波技术应用于高精度浅剖探测的可行性，结合水池实验研究了多角度回波海底浅地层声速剖面估计技术。研究成果在有效弥补现有单波束浅剖声纳在海底浅地层探测过程中存在的问题的同时，为新一代国产相控阵参量浅剖声纳研制奠定一定的理论基础。