2009,31(6)
为改善水声探测系统的信号检测性能,研究了在深海环境下水声探测的特性.在对浅海和深海声传播特性进行比较的基础上,分析了深海声传播的优越 性.通过对不同海洋深度声源的声传播特性仿真分析,证明了深海环境有利于实现远距离声传播.在一定信号接收带宽的情况下,计算了位于深海区域的水 声探测系统对安静型潜艇的最大被动水声探测距离,进一步证明了深海环境有利于实现远程水声探测.研究结果为在深海环境下探测安静型潜艇提供了理 论依据.
更为简化，动态性能大为改善，『刚王还缩短ｒ信
号的处理时间，使信号实时处理变为了现实。
５水声探测技术的应用进展
水声探测技术在海洋观测和水下目标探测
中占有很重要的地位，是实现水下目标遥测的
主要手段，但以前偏重于军事应用。随着冷战时
代的结束，大量军事应用水声技术转向民用，海
洋声探测技术将会得到较快的发展。目前．国
废铜烂铁”或根本不能Ｉ：作，而这套仪器有可能 投入数白．万元的巨资因此发展海洋高技术要
有良好的经济支撑能力，会有较大的风险。另
外，海洋环境的多变性，也增加了海洋技术发展 的难度。如卫星遥感在陆地环境和资源遥感探
测中已发挥ｒ重大作用，地理信息系统（ＧＩ固也 已获得较为广泛的应用，但１ｌ星遥感在海洋环
境和资源遥感探测中的资料利用率却相当低， 要在海洋上建海洋地理信息系统（ｃＩ固也是相当
PCNN算法是目前图像处理领域中一种较新的算法，是图像处理算法中的热门课题。本文对基于PCNN二值图像边缘提取、细化和去噪算法进行了重点 研究，其中二值图像去噪算法是对同行提出的基于PCNN的灰度图像去噪算法中的关键参数进行改进而实现的，达到了很好的去噪效果。
对于形态学图像处理进行了广泛深入的研究，利用二值形态学的开启、闭合操作为后续的目标识别提供了高质量的中间结果。将形态学平滑算法、 形态学梯度算法与对应功能的常规算法进行比较分析，阐明了它们各自优缺点和特性。将高帽变换用于侧扫声纳图像目标的预处理，将阴影区作为目标 特征以用于目标识别。
１引言 水声遥控系统框架、应用情况，发展情况近 年来．由于军事和海洋开发的要求，人们开始越 来越重视水下通信系统的研究与开发。由于电 磁波在水中传播时衰减严重。而声波是人类迄 今为止已知的唯一能在水中远距离传播的能量 形式，所以海洋中检测、通信、定位和导航主要 利用声波。 ２声波检测原理 声波喊超声洳所测的声学参数是：被检 测介质Ｌ距离内的声波传播时间Ｔ、波幅Ａ及 波动的振动频率Ｆｏ介质内声波的传播，是质点 弹性振动的传递过程，由弹性理论可知。在无 限介质中小考虑体积压力作用时．用位移表示 的各向同性的理想弹性体的波动方程如下：
圈囵温互互阅湍蔫％而幽删嘣－－ｃｔｓ 高新技术
水声探测技术综述
黄威 （中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉４３００７４）
摘要：随着海洋开发的日益深入，用于水下探测的相关技术越来越受到人们的重视。水声测深技术作为用于水下探测的一种重要 技术，主要用来测量水中物体的位置及形态和对水下地形的描绘。本文简要介绍了水声探测的基本原理。分析了其中的关键技术， 并对其未来的发展进行了展望。 关键词：水声；探测：技术
海水、高压、台风、大浪等恶劣环境的干扰，长时 间１ｊ作的水下仪器设备还要受到海洋附着生物
的污损，海上试验仪器设备还可能受到渔民的 干扰。这些环境条件都为海洋观测技术的发展
增加了很多的风险．也增加了很多的困难。一台 经室内检测和试验非常优良的仪器设备，投入
海上使用时，会因细小的水密不良或盐雾对接 插件的腐蚀，使全套仪器功能损失殆尽，变为”
术，关键要解决的ｎｑ题是增加传输距离，提高图 像的分辨率，降低误码率。国外正在研究１００ｋｉｎ
级的声数据传输技术。目前６ｋｍ左右的声数据 传输技术已成熟，并已ｆ暂品化，波特率为１２００，
国内已开展了一些研究，取得较好的成果。 ６结论与展望
海洋环境要比陆地环境更为复杂、更为恶 劣、更为多变。在海洋环境下作业将遇到盐雾、
有用信号并掺杂噪声，则町自动调整为一个带
通滤波器。海洋环境条件恶劣．海洋环境噪声和
传感器的自噪声，使得水下声信道的信号变得
十分复杂，在水声传感器使用中，往往很难获得
水声信号的统计特性，自适应信号处理方法恰
好为传感器性能的提高提供了条件。自适应滤
波技术在水声信号处理器中的应用，不仅解决
了对已知信号的自动滤波和跟踪，系统结构也
水声探测技术综述
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
黄威 中国地质大学,机械与电子信息学院,湖北,武汉,430074
中国新技术新产品 CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 2010，""(5) 0次
参考文献(5条)
1.吴曾庆 声波检测的发射与接收[期刊论文]-中国地质灾害与防治学报 1998(9)
本文所研究了图像处理的基本算法中图像的旋转和非整数倍缩放算法并将其用于实现目标识别的旋转不变性和尺度不变性。灰度直方图均衡用于解 决水声图像通常较暗这一问题。本文提出了一种新的二值化算法叫做直方图平滑二值化算法，并将其推广实现了图像的快速多阈值分割。此外，还对一 种自适应确定二值分割阈值的Otsu算法进行深入研究，并广泛用于本文的其它部分。
水声换能器是把声能和电能进行相互转换 的器件。在声纳中的地化类似于无线电设备中
的天线。是在海水中发射和接收声波的声学系 统。其中把声能转换为电能的换能器叫作接收
器或水听器把电能转换为声能的换能器叫作发 射器。有些声纳用同一只换能器来发射和接收
声音拐—些则使ｆｆＪ：５－妍的发射器和水听器。通
常按换能器的机理把水声换能器分为５类。 ３．１动圈换能器
困难的事。因此，对海洋环境的监测往往要求实 时连续监测，以期能较为真实地反映海洋环境，
这也增加ｒ海洋观测技术发展的难度。
参考文献
『１１昊曾庆，声波检测的发射与接收，中国地质灾
害与防治学报切，１９９８．９ ｆ２１曾台英，贾叔仕，水声换能器及其研究和发
展，但表教术与传感器叨，２００２
，
网李启虎，水声学研究进展，声学学彻，２００１．７
被动和主动两种工作方式的合成孔径声呐，
１９９５年完成了实验样机。作用距离达到４００ｍ， 分辫率达到ｌＯｃｍ。国外目前的发展趋势是提
高分辨牢和作用深度。声层析技术是美国人于 １９７９年提ｍ来的概念，其原理类似于医疗器械
ｃＴ，它通过溯量声速传播的时间来计算传播路 径上的平均温度，通过测冒声在双声线传播的
用的较多的是钦酸钡错钦酸铅。
４信号处理
随着信号处理技术的迅速发展，特别是以
数字信号处理器及其相关算法为技术支撑的数
字滤波技术的出现，使得信号滤波处理的性能
得到了大幅度的提高。在水声信号处理器的研
制中，采用厂针对性的自适应滤波模块，应用现
代数字信号处理技术和相应的软件算法对海洋
环境条件下的水声信号进行处理，从而克服了
最后在上述各种算法基础之上计算区域的特征向量，开发出了侧扫声纳目标自动探测算法，高度对称目标自动识别算法和矩形与(椭)圆形区域自动 分类识别算法。在矩形与(椭)圆形区域自动分类识别算法部分提出了一种新的无孔区域周长算法，解决了周长计算中的陷阱点难题。
综上所述，本论文对水声图像的预处理、特征提取和模式识别进行了广泛深入的研究，解决了一些热点问题，并取得了若干独创性成果。
2.学位论文 张鹏程 光纤光栅在水声探测中的应用 2005
论文详细论述了光纤光栅的传感机理，比较了目前已经提出的各种光纤光栅传感解调方案的优缺点，结合对光纤光栅传感原理的理论分析，确定了 利用M-Z干涉仪检测光栅反射波长移动的方案，深入研究了稳定干涉仪工作点相位的原理，用主动相位反馈的方法克服了相位诱导信号衰落，并给出了仿 真结果，证明了方案的可行性。 论文最后利用新型器件——光环行器，设计了一种带法拉第旋转镜的迈克耳逊干涉仪干涉解调法，同时克服了干涉仪工作点相位漂移和干涉光偏振 态随机变化导致的信号衰落，并改善了干涉仪输出信号的信噪比，探索性的提出了一种基于干涉解调法的时分复用光纤光栅传感阵列。以上干涉法检测 方案的提出，在光纤光栅水听器这一领域具有一定的创新意义，使得利用光纤干涉仪来解调光纤光栅波长编码更好地走向了实用化。
海洋环境噪声、自噪声及干扰信号，增强了被测
信号的有效性，并顺利实现了海洋复杂环境条
件下水声信号处理功能。自适应系统最大的特
点是具有时变和白动调整性能。它可以通过自
身与外界环境的接触来改善自身对信号处理的
性能，而尤需知道信号的结构和信号的实际知
讽假如—个冉适应滤波器输入的仅为有用信
号，它可以调整为一个全通滤波器；若输人为
载有信号电流的环形线圈在磁铁的环形缝 隙中，的恒定磁场里运动线圈的运动传到与外
壳相连的膜片上向外部介质辐射声波这种换 能器被广泛用作水下宽带校准声源。
３２静电换能器
当在—个介电媒质分开的表面充以不同 电荷时，将互相吸引而产生力当电荷变化使力
改变时，可以使与它相连的膜片运动从而向外
辐射声波静，电换能器在空气中有广泛应用如
2.曾台英.贾叔仕 水声换能器及其研究和发展 2002
3.李启虎 水声学研究进展[期刊论文]-声学学报 2001(4) 4.孙兵 自适应滤波技术在水声信号处理器中的应用[期刊论文]-桂林工学院学报 2008(4)
5.朱光文 发展海洋观测高技术 1997(12)
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技术。合成孔径声呐是利用接收基阵在拖曳过
程中对海洋中目标反射信号的时间采样，经延