基于差分像移技術(shù)的水下尾流湍流場(chǎng)探測(cè).pdf

1、隨著人類對(duì)海洋空間利用的增多，對(duì)水下航行器的監(jiān)管成為海洋安全領(lǐng)域的重要課題。水下航行器所行駛過的水域受到航行器驅(qū)動(dòng)裝置的擾動(dòng)，會(huì)形成具有一定強(qiáng)度、一定空間尺度的湍流場(chǎng)。由于海水折射率與溫度和鹽度具有關(guān)聯(lián)性，水下湍流場(chǎng)中的溫度和鹽度分布不均將導(dǎo)致折射率的空間分布不均，故可將水下流場(chǎng)的折射率空間分布不均勻程度作為湍流場(chǎng)的強(qiáng)度探測(cè)指標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。為實(shí)現(xiàn)水下湍流場(chǎng)的探測(cè)，本文將原用于大氣湍流場(chǎng)遠(yuǎn)距離探測(cè)的差分像移技術(shù)引入水下，圍繞其基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)

2、實(shí)現(xiàn)和測(cè)量誤差三個(gè)方面進(jìn)行研究討論，并對(duì)其進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文以2000年Nikishov給出的水下湍流場(chǎng)折射率功率譜密度為基礎(chǔ)，導(dǎo)出了水下湍流場(chǎng)折射率結(jié)構(gòu)函數(shù)解析表達(dá)式，使用數(shù)值方法得到了適用于水下差分像移技術(shù)理論框架的水下湍流場(chǎng)折射率結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式。而后，以此為基礎(chǔ)對(duì)水下湍流場(chǎng)相關(guān)光學(xué)統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行進(jìn)一步討論，得到了水下湍流場(chǎng)的Fried相干長(zhǎng)度、輸出光場(chǎng)的互相關(guān)函數(shù)和輸出光場(chǎng)波前的互相關(guān)函數(shù)，并導(dǎo)出了水下差分像移技

3、術(shù)的理論依據(jù)。
　　根據(jù)水下差分像移技術(shù)的理論依據(jù)和測(cè)量原理，對(duì)探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成和短距離探測(cè)所用光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。提出了基于自適應(yīng)反卷積預(yù)處理的圖像分析算法，提高了圖像波動(dòng)的檢測(cè)精度，減小了探測(cè)誤差。本文還對(duì)探測(cè)過程中必然存在的系統(tǒng)誤差進(jìn)行了理論分析，給出了相關(guān)誤差的計(jì)算公式，并指出了降低探測(cè)系統(tǒng)誤差的系統(tǒng)參數(shù)選取方法。
　　最后，通過數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，對(duì)水下差分像移技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了差分像移技術(shù)在水下湍流場(chǎng)探測(cè)中的可