一、舰船尾流光特性分析（论文文献综述）
吕德华[1]（2021）在《基于大气传输的船舶尾流气泡幕成像特性研究》文中研究指明船舶、舰艇等在水中航行的物体,航行时船尾会出现一段波浪,这个波浪是有层次的海水层,这种海水层被称之为船舶尾流。现实的现象表明,船在行驶的过程中会因为螺旋桨的转动、波浪间的撞击、空气卷吸等而在船尾位置形成气泡带,其中包含了数量众多的气泡,这些气泡的大小都不一样,直径较大的气泡会因为海水的压力和气泡中气体扩散而迅速漂浮,最终破裂,直径较小的气泡可以保留较长的时间。研究船舶尾流,依靠的就是对这些气泡大小、气泡的密度和船的速度等数据的研究,要推断出航行中舰船的吃水深度、航向、航速等相关信息必须掌握船舶尾流所具有的光学特性,必须掌握热学、电磁学、声学等相关学科的知识,通过研究船舶尾流的光学特性、声学特性、热力学特性和电磁特性,可以得到船舶的吃水、航向、航速等相关信息,这样才能在研究船舶尾流气泡幕时有所建树。本论文是基于大气传输特性的船舶尾流气泡幕成像特性研究。1)主要介绍了舰船尾流气泡幕的产生原理和气泡物理特征主要包括大小、形状与受力分析和对光的散射温度测量的基本方法和气泡的光学特性。对激光在大气或水中进行传播时呈现的特性进行阐释,并构建了相应的模型,并详细分析大气对激光的散射效应,和水中单气泡与气泡群对光的散射效应。2)针对宏观大视场尾流的扩散角信息,对有多个干扰区的宏观尾流图像,为了实现准确性较高地测量尾流区扩散角的变化,提出了一种基于形状因子滤波处理,利用基本的图像处理方法,滤波去噪、腐蚀膨胀等,并运用边缘分割、形态学处理法的尾流区提取法,对提取的尾流区采用图像区域分割的方法,加以对尾流轮廓进行直线拟合,该方法实现了宏观尾流区的高准确性的提取,该方法计算出了宏观尾流图像中的尾流扩散角,其测量值与目前国内外文献中对宏观尾流扩散角的记录基本吻合,并且通过对处理结果的分析,估算出了该船的航行方向。3)本文提出了一种尾流激光切片测量的方法,通过激光切片采集一组连续的尾流截面,从而获得尾流气泡的空间分布情况。利用MODTRAN软件对大气条件进行仿真,得到激光器输出功率,进行激光切片实验得到图像,然后基于运用特征向量进行识别的KNN近邻学习尾流气泡粒子识别方法,通过将多种成像状态的气泡粒子分类,构建不同类别的气泡粒子的特征向量,运用KNN近邻学习相关算法,形成对尾流切片序列的识别规则,利用识别规则对尾流切片图像进行识别、计数。该方法可以成功识别尾流序列图像中大多数的叠加、遮挡、残缺成像等多种成像状态的气泡粒子,在该识别方法的基础上,选取成像完好的气泡粒子计算尺寸信息,并统计出了实验所得切片尾流气泡幕的气泡粒子空间体密度。4)对于20μm级的气泡粒子,本文提出了一种基于K-mean均值聚类的识别方法,首先计算尾流截面图像的速度矢量场,然后基于K-mean均值聚类算法对速度矢量进行聚类。最终以聚类的质心作为识别依据。利用该方法能够识别出尾流切片中具有相似运动特征的小气泡粒子群,并计算出气泡粒子的平均运动速度。最后研究了尾流气泡幕对于航行体物理特征的影响,舰船尾流场几何特性,航速对尾流气泡深度的影响,舰船吨位对尾流气泡深度的影响,并对这些因素给舰船尾流气泡幕的影响进行了仿真并得到了相应结论。
范米[2]（2020）在《基于嵌入式Linux脚本式激光雷达控制系统研究》文中认为水下激光雷达系统以高功率脉冲激光作为光源,通过探测激光在水中传输路径上的散射和反射信号,监测具有空间和时间分辨的海洋参数、海中和海底物质。水下探测不受光照影响,所测海水的立体空间参数数据稳定。开展对水下激光雷达系统的研究,实现舰船尾流探测,有利于对舰船以及水下航行器的监测,在军事上有着重要的战略意义。近年来,随着激光雷达在与水下机器人的融合发展,确保无人平台上激光雷达的自主运行并完成预定探测任务变得尤为重要。论文根据用户指标及应用需求,在系统研究水下扫描雷达探测原理的基础上,设计了一套具有在线工作和自持工作两种工作模式的激光雷达系统,并为激光雷达系统设计了在线控制软件、自持控制软件、脚本编辑软件和数据后处理软件。最终系统可实现的扫描角度为?10,采样频率1GHz,对远、近尾流均可探测。主要研究内容如下:1.舰船尾流探测机理研究。在研究比较不同尾流探测方法的基础上,利用后向散射理论模型和激光雷达方程,开展了水下激光雷达探测气泡后向散射的性能分析。2.水下扫描激光雷达系统设计。根据用户对尾流气泡探测距离和系统在不同水体环境适应性方面的要求,通过对高功率固体激光器技术、高灵敏度激光探测技术、多通道探测技术、距离选通技术、高速信号采集技术等多种技术手段的有效结合,在保证系统最远探测距离的同时,实现了对近场水体散射光的有效抑制,拓展了系统探测信号的动态范围,提升了系统水体环境的适应性。3.基于Qt和嵌入式Linux脚本式的激光雷达控制软件研究。在搭建完激光雷达硬件系统的基础上,通过软件实现了对海洋激光雷达系统相关设备的可靠控制、状态参数的监测、以及AD数据处理与波形显示。完成PC端用于在线模式下的激光雷达控制软件、指令编辑软件、数据后处理软件以及工控板Linux系统中用于自持模式下的激光雷达控制软件,并通过水池实验结果的分析,验证了软件控制系统的可靠性。
叶得前[3]（2020）在《航迹尾流的散射光偏振探测及特性研究》文中研究说明针对舰船在航行过程中产生的尾流,研究其光学特性可以用来实现对船只的识别与追踪,而且利用舰船尾流的光散射效应制成的光尾流制导鱼雷在国防军事方面有极大的应用前景。尾流中气泡幕的研究是进行尾流研究的基础,对气泡的光学特性、几何特性和运动特性的研究结果可以广泛地应用到很多领域,如海监执法、水质监测、海洋鱼群探测等,所以尾流气泡光学性质的研究价值极其重要。另外偏振作为光的本质属性之一,具有自然的物理特性,利用偏振光在气泡幕传输中偏振态的改变,可以得到气泡幕的偏振信息,作为气泡幕探测的重要指标,因此对尾流气泡幕散射光偏振特性的研究可以更深刻的了解尾流气泡的光学特性。基于此,本文从仿真和实验两个方面着手,系统地研究了尾流气泡散射光的光学特性。本文从单个气泡散射光特性的研究出发,结合Mie散射理论,计算了单个气泡的光学效率因子、散射光的强度分布和偏振度分布,在此基础上进一步讨论了气泡幕的散射光特性,包括气泡幕散射光的强度分布特性和相函数分布特性等。由于Mie散射理论研究气泡幕时,气泡幕的散射光特性仅为单个气泡散射光特性的线性叠加,未考虑光子之间的相关散射,因此为了克服这种局限性,采用了蒙特卡洛方法建立仿真模型,模拟光子在气泡幕中的多次散射过程,进一步研究气泡幕中的散射光在满足相关散射条件下的偏振特性,分析了气泡幕散射光的偏振度分布特性及散射系数和光学厚度对于散射光偏振度的影响。为了对仿真结果进行验证,分别进行了气泡幕前向散射光强度特性和偏振特性的实验研究,包括不同介质、不同压强、不同光学厚度、不同散射角对前向散射光强度和偏振度的影响,得出了随着光学厚度的增加,不同偏振态入射光的偏振度DOP均出现了不同程度的下降,表现出了退偏现象,而且在相同条件下,圆偏振光相比线偏振光表现出更好的保偏性的结论。最后验证仿真与实验结果的符合度,发现仿真与实验结果在整体趋势上相符合,而且置信度到达了60%以上,说明仿真与实验结果基本相符。另外利用蒙特卡洛方法模拟光子在气泡幕间的散射时,考虑到了多次散射的影响,更贴近于实验中光子在气泡幕间的散射情况,因此其置信度比使用Mie散射方法模拟更高,进一步说明了蒙特卡洛方法在多次散射仿真精度方面的优越性。本文采用的实验与仿真结合的方法对于尾流气泡散射光偏振探测的研究具有一定的推动作用。
刘杨[4]（2016）在《舰船尾流气泡幕与异常浪的研究》文中认为舰船在航行过程中,在船舶尾部的海水中形成的一条含有大量气泡的气泡幕带。根据舰船大小、吃水深度等参数的不同,舰船形成的尾流参数也各不相同,所以对舰船尾流气泡幕研究为实现对舰船的定位与跟踪提供重要依据。关于舰船尾流,受到国内外光学界的关注。在光学研究领域,光学技术担当非常重要的角色,在军事和民用都得到广泛应用,随着光学技术的发展,尾流的光学特性研究也越来越受重视。利用尾流的光学特性来监测船舶尾流是海洋船舶识别、追踪的新思路。异常浪是海浪中偶然出现的异常大波,是随机波浪的一种特殊现象,对海上建筑物、航行中的船只和近岸结构物等具有大的破坏性,但由于实测资料匮乏和研究时间短导致人们对异常浪认识不足,异常浪见诸报端的名字除了“疯狗浪”、“杀人浪”等通俗性名字外,在学术研究中常被称作‘’Freak wave"、"Rogue wave"等,对应的中文翻译有“畸形波”、“凶浪”等,从这种现象名称的不统一也可看出关于这种现象产生的原因和发生机理至今仍不明确,研究学者们都只能从某个角度去认识这种现象,迫切需要物理模拟或数值模拟的方式去模拟异常浪,进而了解其基本特征、生成机理等,为研究学者和海洋工程人员提供一个较为完整的参考资料。本文的主要内容包括以下六个方面：（1）对大量舰船尾流文献做了整理和总结,介绍了尾流研究的目的与意义,国内外现状。对舰船尾流的光学特性进行了阐述,并对尾流气泡幕产生有了较为系统的说明。讨论了尾流的特点、尾流的分类、尾流的检测方法。（2）在学习光散射理论的基础上,对尾流气泡幕散射特性的进行研究,介绍了尾流气泡对光在水中传输特性的影响等。（3）自行设计了用于实验室真实尾流前向散射特性研究的实验系统,实验结果表明,所设计的实验系统是可靠的,并能够满足实验要求；（4）研究了湍流与异常浪的基本特征,并通过实验对湍流存在条件下,尾流的前向散射的光学特性进行了研究。（5）介绍了异常浪研究的目的与意义,国内外研究现状,对异常浪成因、生成机理、特征等进行了系统的整理和总结。（6）在实验室条件下,采用数值模拟的方式,对异常浪进行了数值分析；自行设计异常浪物理模拟装置,模拟异常浪的产生,讨论了异常生成、演化等过程。
王赟,刘继芳,鲁振中,马琳,孙艳玲[5]（2014）在《国内尾流光学检测研究进展》文中研究说明以检测参量为主线,综述了国内尾流光学检测近15年的发展历程。归纳了已有的连续激光散射强度检测、成像检测、脉冲回波检测和偏振检测等四大类不同的尾流光学检测方法,介绍了不同检测方法的基本原理、发展以及存在的问题。结合检测的新方法、信号处理与抗干扰技术、建立尾流特性数据库和拓展相关应用对尾流光学检测的进一步研究进行了展望。
张建生,孙建鹏,陈焱,常洋,崔红[6]（2013）在《光学遥感探测尾流研究》文中研究说明本文对舰船航行产生尾流（伯努利水丘、表面波尾流、内波尾流、涡旋尾流）的生成机制进行探讨.研究了水中气泡上升的运动学规律和气泡群光散射特性.通过比较分析尾流在可见光、红外和微波等不同波段所表现的物理特征,并对可见光探测尾流、红外遥感探测尾流、合成孔径雷达探测尾流的发展进行探究,表明三种不同光学遥感探测尾流分别具有各自的优劣.研究合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像检测算法表明,Radon变换检测算法能增强尾流图像,Hough变换检测算法能从尾流图像中提取目标的位置、航速、航向等参数.合成孔径雷达探测尾流具有高分辨率、快速实时、全天候等显着优势,是目前最适合探测尾流的光学遥感.
陈轩[7]（2013）在《舰船尾流前向光学检测系统光学系统设计》文中研究说明舰船在海洋中航行,船体的尾部会产生一个卷着大量气泡的气幕带,这就是所谓的尾流。尾流就是在行进中,船体在尾部的一定区域内产生一个明显区别于其他水域形态的特殊的海水水域,它是舰船行进中难以避免的产物。在对自导式鱼雷的研究过程中,舰船尾流的各种物理特性起到了非常重要的作用。本文系统地介绍了光学散射特性以及舰船尾流的检测系统原理和检测方法的基础上,并重点研究设计了检测系统的光学发射系统以及接收系统等内容。本文通过采用发散角为1.2mrad,波段为532nm的激光器作为光源。检测系统分为两个部分,发射系统与接收系统。在发射系统中,由于激光器的束腰过小,因此当激光器作为检测激光时就需要准直扩束。发射系统选用了伽利略望远系统作为准直扩束系统的初始结构。在接收系统中,采用透镜对光束进行会聚,透镜为一平凸透镜。由于发射系统以及接收系统都需要进行分光,并且所用检测光束以及接收光束都必须是线偏振激光。因此,需要采用偏振分光棱镜对激光进行分束。在zemax中,需要采用多重结构对光路进行模拟。进而达到光学设计的要求。
邵磊[8]（2009）在《舰船尾流的前向光散射特性测试系统研究》文中认为舰船尾流是舰船运动时在其身后产生的一段含大量气泡的湍流区域,它是舰船运动的特有产物,舰船尾流的各种物理特性对于自导鱼雷的研制具有很高的利用价值。本文的主要工作内容是研制一套尾流光前向散射特性探测系统。这套系统主要应用光电探测技术,检测散射光光学特性参数的变化,从而感知光传输路径上气泡的特性,这样就能判别出鱼雷是否进入或穿出舰船尾流区。作为一套前向光散射基本性质测试实验系统,在设计上综合了多项测试功能。系统具有同时测试不同的深度气泡散射、不同激光波长的散射、不同的光程的散射,以及散射光不同偏振特性测试的能力。在光电系统设计上重点考虑了低噪声和放大电路增益的均衡匹配,以及数据传输系统的实时性和抗干扰性。实验室模拟实验和海上舰船尾流实际测试实验结果表明,该系统综合性能指标达到设计要求,能够满足舰船尾流前向散射特性测试的需要,从而为光尾流自导鱼雷技术研究提供必要的实验测试设备。该系统可以用于真实海洋环境实验测试,120hr水中浸泡实验结果表明,测试阵架的水密性和耐压性均达到设计要求,阵架光电检测系统工作正常。在电子学系统方面,数据经过远距离传输（200m以上）,能够保证实时性、准确性和抗干扰性;系统本底电子学信噪比大于60dB:通过长时间考核,650nm激光器功率稳定性大于95%,532nm激光器功率稳定性大于91%。此外,我们利用这套测试系统进行了模拟尾流测试实验。实验结果在时域和频域两方面均表明,在气泡产生前后,尾流光前向散射特性具有特征性的变化。
孙春生[9]（2008）在《舰船气泡尾流的前向光散射特性及探测技术研究》文中进行了进一步梳理为了提高舰船光尾流自导中对气泡尾流的感知能力,论文提出了一种新的前向光尾流探测技术。这种探测技术通过探测尾流气泡的前向散射光,反演光束在气泡尾流中的小角度近似光辐射传输模型,获得气泡尾流的气泡数密度这项特征参数从而实现对尾流的感知。针对前向光尾流探测的特点,在分析尾流气泡光散射特性的基础上建立了小角度近似光辐射传输模型。与传统的前向小角度近似辐射传输方程相比,论文中的模型做了两项改进:用修正的二阶高斯函数代替传统的一阶高斯函数拟合气泡群的散射相函数,对辐射传输中的约化强度进行了前向散射修正。最后采用研制的样机对模拟的尾流气泡进行了探测实验,验证了论文提出的探测方法的可行性。论文首先研究了尾流气泡的光散射特性,包括单个气泡散射特性、气泡群散射特性和光束在气泡尾流中的传输特性。对单个气泡散射特性的分析包括光学效率因子、偏振特性、强度分布特性、能量分布特性等;在此基础上,研究了气泡群散射光的强度分布特性和能量分布特性。为便于分析能量分布特性,引入了能量分布函数的概念和表达式。根据尾流气泡的大部分生命时间内覆盖着有机膜的实际情况,对气泡散射特性的分析又分为干净气泡、覆盖着不同成分有机膜和不同厚度有机膜的脏气泡几种情况。对气泡光散射特性的分析采用的方法为Mie理论。根据分析得到的气泡群散射光的强度和能量分布特性,改进了小角度辐射传输方程中已有的相函数高斯拟合方法,同时对约化强度进行了前向散射修正。基于改进的小角度辐射传输方程,研究了光束在尾流中传输的复散射效应,探讨了测量尾流光束衰减的复散射校正和气泡数密度与光束在尾流中衰减的关系,为设计探测尾流气泡数密度的样机提供了理论支持。在分析光束在尾流中传输特性的基础上,探讨了通过探测尾流气泡的前向散射光信号获取气泡数密度的方法。论文提出了一种适用于复散射条件下的基于辐射传输方程的反演法,即根据小角度辐射传输方程的解,通过数值计算得到一系列关于气泡数密度和光束能量透射比的点,然后采用曲线拟合法获得气泡数密度与光束能量透射比之间的函数关系式。实际探测尾流时,只要测量到了透射比,就可以由这个关系式得到实际的气泡数密度。为了验证论文提出的探测方法的有效性,需要已知尺度分布和数密度的尾流气泡作为基准。论文中采用电化学方法,用电解水产生的氢气泡来模拟尾流气泡。通过显微照相、图像处理和统计分析方法获得产生的氢气泡的尺度分布;通过控制电解电流按能量守恒的方法获得产生的氢气泡的数密度。最后,研制了一套实验样机,包括光学系统、电子系统、上位机软件和机械结构等。用这套样机对模拟的尾流气泡进行了探测实验,测量到的数密度与模拟尾流的数密度符合较好,从而验证了论文提出的探测技术的可行性。
孙伟峰[10]（2008）在《基于光特性的尾流气泡分布特性研究》文中提出尾流即运动的气泡幕。尾流光学特性及其应用是国内外科学研究的一个新领域。在军用民用方面有着重要的意义。基于尾流光学特性对鱼群和舰船等水下目标的探测和跟踪技术摆脱了常规的声场而以光波作为信息载体,使常规的声学干扰和对抗手段失去作用,具有探测距离远、命中精度高以及不受电磁和环境噪声干扰等优点。运动气泡的研究是尾流研究的基础,利用数字图像处理技术研究运动气泡幕的分布特性是一种全新的探测尾流的方法。它与传统的运动气泡探测方法相比,具有直观、高效、实时等优点。本论文在理论、实验方面研究如下:理论研究方面,应用Mie理论和蒙特卡罗方法研究了吸收海水中干净气泡和脏气泡的单散射特性和气泡群的相位函数。从理论上预测了可能存在的有效探测尾流气泡的方法。实验研究方面,根据对运动气泡幕的光学特性,设计了一套运动气泡的采集系统。首先,根据气泡的特性,分析图像采集系统的要求,选择适合的照明方式、拍摄器件和数据传输器件,在此基础上搭建了图像采集系统的实验平台,采集了大量用于后续处理的运动气泡图像。借助传统的数字图像处理方法和小波变换对尾流气泡幕图像进行了处理,从中获得运动气泡的几何特性和运动特性,证实了这两种方法的可行性。
二、舰船尾流光特性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、舰船尾流光特性分析（论文提纲范文）
（1）基于大气传输的船舶尾流气泡幕成像特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文研究内容及章节安排 |
| 2 船舶尾流气泡幕特性研究 |
| 2.1 船舶尾流的概念 |
| 2.2 船舶尾流的产生 |
| 2.3 船舶尾流气泡的光学特征 |
| 3 激光在大气中和水中的传输特性研究 |
| 3.1 激光在大气中的传输特性 |
| 3.1.1 大气的组成 |
| 3.1.2 激光在大气中的传输效应 |
| 3.2 激光在大气和水中的传输模型 |
| 3.2.1 激光在大气中的传输模型 |
| 3.2.2 激光在水中的传输特性 |
| 4 宏观大视场尾流气泡幕图像处理与分析 |
| 4.1 大视场尾流成像分析 |
| 4.2 尾流宏观图像处理 |
| 4.2.1 尾流区滤波处理 |
| 4.2.2 尾流区分割方法研究 |
| 4.2.3 尾流区分割方法研究 |
| 4.3 尾流扩散角计算 |
| 4.3.1 形状参数计算及尾流区域参数分布 |
| 4.3.2 尾流扩散角计算 |
| 5 微观小视场尾流气泡特征提取与分析计算 |
| 5.1 基于激光切片的采样技术 |
| 5.1.1 激光切片采样基本理论 |
| 5.1.2 实验所用器件 |
| 5.1.3 激光器能量计算 |
| 5.2 尾流气泡幕图像处理 |
| 5.2.1 尾流气泡幕图像处理 |
| 5.2.2 气泡粒子尺寸计算 |
| 5.2.3 基于特征向量的气泡粒子识别 |
| 5.3 识别20μm级的气泡粒子及速度场计算 |
| 5.3.1 无监督学习算法概述 |
| 5.3.2 基于无监督学习的K-mean均值聚类速度分类识别法 |
| 5.3.3 速度场计算 |
| 5.4 对航行体物理特征的影响 |
| 5.4.1 舰船尾流场几何特性 |
| 5.4.2 航速对尾流气泡深度的影响 |
| 5.4.3 舰船吨位对尾流气泡深度的影响 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（2）基于嵌入式Linux脚本式激光雷达控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题的研究背景和意义 |
| 1.3 海洋激光雷达技术国内外研究进展 |
| 1.3.1 国外研究进展 |
| 1.3.2 国内研究进展 |
| 1.4 本文研究内容及行文安排 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 行文安排 |
| 第二章 水下扫描激光雷达自动化控制原理 |
| 2.1 水下扫描激光雷达探测原理 |
| 2.1.1 探测机理 |
| 2.1.2 理论计算 |
| 2.2 水下扫描激光雷达自动化控制原理 |
| 第三章 水下扫描激光雷达系统设计 |
| 3.1 整体方案设计 |
| 3.1.1 技术方案分析 |
| 3.1.2 尾流探测激光雷达设计 |
| 3.1.3 尾流探测激光雷达的组成和原理 |
| 3.2 系统方案设计 |
| 3.2.1 总控电路模块 |
| 3.2.2 激光光源 |
| 3.2.3 激光扫描模块 |
| 3.2.4 发射接收光学系统 |
| 3.2.5 光电探测模块 |
| 3.2.6 通信模块 |
| 3.2.7 传感监测模块 |
| 3.2.8 PMT模块 |
| 3.2.9 电源模块 |
| 3.2.10 声通信模块 |
| 3.3 系统指标仿真分析 |
| 第四章 基于Qt的激光雷达控制软件研究 |
| 4.1 功能需求分析 |
| 4.2 软件整体框架设计 |
| 4.2.1 通信协议设计 |
| 4.2.2 多线程设计 |
| 4.2.3 模块设计 |
| 4.3 软件功能模块设计和实现 |
| 4.3.1 激光器模块 |
| 4.3.2 通信模块 |
| 4.3.3 电机模块 |
| 4.3.4 采样模块 |
| 4.3.5 SSD模块 |
| 4.3.6 图形显示模块 |
| 4.3.7 信息显示模块 |
| 4.4 软件操作效果 |
| 4.4.1 界面简述 |
| 4.4.2 使用展示 |
| 第五章 基于嵌入式Linux脚本式的激光雷达控制软件研究 |
| 5.0 自持工作模式 |
| 5.1 功能需求分析 |
| 5.2 软件整体框架设计 |
| 5.3 软件设计和实现 |
| 5.3.1 电池舱通信设计 |
| 5.3.2 深度传感器通信设计 |
| 5.3.3 温湿度传感器通信设计 |
| 5.3.4 姿态传感器通信设计 |
| 5.4 脚本编辑 |
| 5.5 数据后处理 |
| 5.5.1 使用展示 |
| 5.5.2 水池试验结果 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（3）航迹尾流的散射光偏振探测及特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 现状分析 |
| 1.3 论文的主要内容及章节安排 |
| 第2章 尾流气泡的探测方法及特征研究 |
| 2.1 尾流的概念 |
| 2.2 尾流的特征分析 |
| 2.2.1 尾流的时间特征 |
| 2.2.2 尾流的几何特征 |
| 2.2.3 尾流的声学特征 |
| 2.2.4 尾流的光学特征 |
| 2.3 尾流气泡的形成与探测 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 尾流气泡的散射光特性研究 |
| 3.1 Mie散射理论 |
| 3.2 尾流单气泡的散射光特性 |
| 3.2.1 尾流单气泡的Mie散射计算模型 |
| 3.2.2 尾流单气泡的散射光特性分析 |
| 3.3 尾流气泡幕的散射光特性 |
| 3.3.1 尾流气泡幕的分布函数 |
| 3.3.2 尾流气泡幕的Mie散射计算模型 |
| 3.3.3 尾流气泡幕的散射光特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于蒙特卡洛模拟的气泡幕散射光偏振特性仿真研究 |
| 4.1 蒙特卡罗方法概述 |
| 4.2 蒙特卡洛仿真模型 |
| 4.2.1 光子自由程抽样 |
| 4.2.2 散射角和方位角抽样 |
| 4.2.3 散射后斯托克斯矢量的更新 |
| 4.2.4 散射后的方向余弦更新 |
| 4.2.5 光子传输终止及偏振分量统计 |
| 4.3 仿真结果与分析 |
| 4.3.1 气泡幕的散射光偏振度分布特性分析 |
| 4.3.2 气泡幕的散射系数对散射光偏振度的影响分析 |
| 4.3.3 气泡幕的光学厚度对散射光偏振度的影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 尾流气泡幕的散射光偏振探测实验及特性分析 |
| 5.1 模拟尾流气泡幕散射光实验设计 |
| 5.1.1 气泡幕散射光探测系统 |
| 5.1.2 气泡幕散射光探测方法 |
| 5.2 实验仪器 |
| 5.2.1 气泡幕发生装置 |
| 5.2.2 激光器 |
| 5.2.3 光学元器件 |
| 5.2.4 光功率计 |
| 5.2.5 偏振态测量仪 |
| 5.3 模拟气泡幕前向散射光特性实验分析 |
| 5.3.1 前向散射光强度特性实验分析 |
| 5.3.2 前向散射光偏振特性实验分析 |
| 5.4 仿真与实验数据对比 |
| 5.4.1 散射角对前向散射光强度影响比较 |
| 5.4.2 光学厚度对前向散射光偏振度影响比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）舰船尾流气泡幕与异常浪的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的 |
| 1.1.1 尾流研究目的 |
| 1.1.2 异常浪研究目的 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.2.1 尾流研究意义 |
| 1.2.2 异常浪研究意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 尾流气泡幕的研究 |
| 2.1 尾流概述 |
| 2.1.1 尾流概念 |
| 2.1.2 尾流研究重要性 |
| 2.1.3 尾流中气泡的形成 |
| 2.1.4 尾流特点 |
| 2.1.5 尾流分类 |
| 2.2 尾流检测 |
| 2.2.1 光学检测 |
| 2.2.2 声学检测 |
| 2.3 尾流的光散射特性 |
| 2.3.1 光的散射理论 |
| 2.3.2 尾流气泡对光在水中传输特性分析 |
| 2.3.3 尾流气泡实验室模拟 |
| 2.4 尾流湍流与异常浪 |
| 2.4.1 海洋湍流 |
| 2.4.2 湍流的存在对尾流的影响 |
| 2.4.3 尾流湍流与异常浪 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 异常浪的研究 |
| 3.1 异常浪概述 |
| 3.1.1 异常浪形成 |
| 3.1.2 异常浪生成机理 |
| 3.1.3 异常浪特征 |
| 3.2 异常浪实验室模拟 |
| 3.2.1 异常浪数值模拟 |
| 3.2.2 异常浪物理模拟 |
| 3.3 异常浪图像边缘检测 |
| 3.3.1 Canny算法边缘检测 |
| 3.3.2 异常浪图像边缘检测 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 结论 |
| 5 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的文章 |
| 致谢 |
（5）国内尾流光学检测研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 尾流光学检测方法 |
| 2.1 连续激光散射强度检测 |
| 2.2 成像检测 |
| 2.3 脉冲回波检测 |
| 2.4 偏振检测 |
| 3 未来研究方向展望 |
| 4 结论 |
（6）光学遥感探测尾流研究（论文提纲范文）
| 1 水中气泡的特性研究 |
| 1.1 气泡运动学研究 |
| 1.2 气泡群的Mie散射 |
| 2 尾流分类及产生机制 |
| 2.1 伯努利水丘 |
| 2.2 表面尾流 |
| 2.3 内波尾流 |
| 2.4 涡旋尾流 |
| 3 遥感探测舰船尾流 |
| 3.1 可见光探测 |
| 3.2 红外遥感探测 |
| 3.3 合成孔径雷达探测及舰船检测算法 |
| 3.3.1 合成孔径雷达探测 |
| 3.3.2 尾流SAR图像检测算法原理 |
| 1) Radon变换 |
| 2) Hough 变换 |
| 4 结 论 |
（7）舰船尾流前向光学检测系统光学系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 论文研究意义 |
| 1.3 舰船尾流气泡检测的国内外现状 |
| 1.4 论文主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 舰船尾流的光散射特性 |
| 2.1 光的散射理论 |
| 2.2 舰船尾流气泡对光在水中传输特性分析 |
| 2.3 舰船尾流气泡在水中的传输特性的影响 |
| 第三章 尾流前向光学检测系统总体方案设计 |
| 3.1 检测系统技术指标 |
| 3.2 检测系统组成及其作用 |
| 3.3 检测系统工作原理 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 尾流前向光学发射系统设计 |
| 4.1 尾流前向光学系统元器件选择 |
| 4.2 尾流前向光学发射系统设计 |
| 4.3 尾流前向光学发射系统参数计算 |
| 4.4 尾流前向光学发射系统zemax优化设计 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 尾流前向光学接收系统设计 |
| 5.1 尾流前线光学接收系统元器件的选取 |
| 5.2 尾流前向光学接收系统会聚透镜设计 |
| 5.3 尾流前向光学接收系统参数计算 |
| 5.4 尾流前向光学接收系统zemax优化设计 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表论文 |
（8）舰船尾流的前向光散射特性测试系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 尾流介绍 |
| 1.1.1 尾流的概念 |
| 1.1.2 尾流的特性 |
| 1.2 光学方法探测舰船气泡尾流的国内外研究状况 |
| 1.2.1 国外研究状况 |
| 1.2.2 国内研究状况 |
| 1.3 论文的研究意义及应用价值 |
| 1.4 尾流气泡光学特性研究趋势 |
| 1.5 论文的研究内容和结构 |
| 2 舰船尾流光散射特性 |
| 2.1 光在水中的传输特性 |
| 2.1.1 吸收对光在水中传输特性的影响 |
| 2.1.2 散射对光在水中传输的影响 |
| 2.1.3 散射光的角分布 |
| 2.2 气泡对光在水中传输散射特性的影响 |
| 2.2.1 单个气泡对光在水中传输散射特性的影响 |
| 2.2.2 气泡群对光在水中传输散射特性的影响 |
| 3 舰船尾流前向光散射特性测试系统设计 |
| 3.1 总体设计 |
| 3.2 硬件系统设计 |
| 3.2.1 光学系统设计 |
| 3.2.2 电子学系统设计 |
| 3.2.3 测试阵架设计 |
| 3.3 测试程序设计 |
| 4 实验结果及数据分析 |
| 4.1 激光器稳定性试验 |
| 4.2 偏振分光棱镜特性测试 |
| 4.3 光电检测系统特性测试 |
| 4.4 尾流前向光散射特性测试模拟实验 |
| 4.4.1 实验系统简介 |
| 4.4.2 模拟实验结果及数据分析 |
| 5 结论和展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）舰船气泡尾流的前向光散射特性及探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文的研究意义 |
| 1.2 光学方法探测舰船气泡尾流的国内外研究状况 |
| 1.2.1 国外研究状况 |
| 1.2.2 国内研究状况 |
| 1.2.3 发展趋势 |
| 1.3 离散粒子光散射特性及其反演问题的研究方法 |
| 1.3.1 离散粒子光散射特性的研究方法 |
| 1.3.2 离散粒子特征参数的反演方法 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第二章 舰船气泡尾流的光散射特性研究 |
| 2.1 水中单气泡的光散射特性 |
| 2.1.1 水中单气泡的Mie散射计算模型 |
| 2.1.2 水中单气泡的散射光特性分析 |
| 2.2 尾流气泡群的光散射特性 |
| 2.2.1 尾流气泡群的尺度分布模型 |
| 2.2.2 气泡群的Mie散射计算模型 |
| 2.2.3 气泡群的光散射特性分析 |
| 2.2.4 气泡群散射相函数的高斯拟合 |
| 2.3 舰船气泡尾流的光束传输特性 |
| 2.3.1 随机分布散射元中波的输运理论 |
| 2.3.2 光束在尾流气泡群中传输的复散射效应 |
| 2.3.3 对气泡尾流光束衰减测量的复散射校正 |
| 2.3.4 气泡数密度与光束在尾流中衰减的关系 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 尾流气泡群数密度反演方法研究 |
| 3.1 Beer-Lambert定律的反演 |
| 3.1.1 Beer-Lambert定律的前向散射修正 |
| 3.1.2 Beer-Lambert定律的反演 |
| 3.2 透光波动法 |
| 3.2.1 光束中气泡数的统计分布规律 |
| 3.2.2 透光波动法的原理 |
| 3.3 辐射传输方程的反演 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 尾流气泡群的模拟与检测 |
| 4.1 气泡群发生装置 |
| 4.2 气泡群的数密度控制 |
| 4.3 气泡群尺度分布的统计测量 |
| 4.3.1 显微照相装置 |
| 4.3.2 气泡群照片的图像处理 |
| 4.3.3 气泡群尺度分布的统计测量结果 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 对模拟尾流气泡群的光探测实验 |
| 5.1 前向光尾流探测实验样机的设计 |
| 5.1.1 总体设计 |
| 5.1.2 光学系统设计 |
| 5.1.3 电子系统设计 |
| 5.1.4 上位机软件设计 |
| 5.1.5 机械结构设计 |
| 5.2 实验样机的标校 |
| 5.2.1 AD标校 |
| 5.2.2 光源稳定性测量 |
| 5.2.3 暗电流和背景的标校 |
| 5.3 模拟尾流气泡群的光探测实验 |
| 5.3.1 通电电流密度为2.12mA/cm~2时的实验结果 |
| 5.3.2 通电电流密度为4.24mA/cm~2时的实验结果 |
| 5.3.3 通电电流密度为6.37mA/cm~2时的实验结果 |
| 5.3.4 实验误差分析 |
| 5.3.5 实验结果分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）基于光特性的尾流气泡分布特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 尾流的概念 |
| 1.2 尾流气泡的研究方法及意义 |
| 1.3 尾流气泡光学特性研究的发展状况 |
| 1.4 尾流气泡光学特性研究方向展望 |
| 1.5 运动气泡的图像处理技术 |
| 1.6 本论文的主要研究工作 |
| 第二章 海水中气泡的光散射特性的理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 海水中气泡的光散射理论 |
| 2.2.1 单个气泡的Mie散射理论 |
| 2.2.2 气泡群的蒙特卡罗描述方法 |
| 2.3 干净气泡在海水中光散射特性研究 |
| 2.3.1 吸收介质对单个气泡光学效率因子的影响 |
| 2.3.2 吸收介质对单个气泡相位函数的影响 |
| 2.3.3 吸收介质对尾流内气泡群相位函数的影响 |
| 2.4 脏气泡在吸收性海水中的光散射特性研究 |
| 2.4.1 基于Mie散射理论计算脏气泡光的散射特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 实验室模拟气泡幕的光学特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 产生气泡幕的实验系统介绍 |
| 3.3 仪器选型及参数计算说明 |
| 3.4 图像采集过程和结果 |
| 3.5 激光通过实验室模拟尾流时的衰减特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于图像处理的尾流气泡分布特性的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气泡拍摄、采样及计算过程 |
| 4.3 选择要研究的气泡区域 |
| 4.4 气泡粒径的尺度标定 |
| 4.5 尾流图像预处理 |
| 4.5.1 图像增强技术 |
| 4.5.2 尾流图像的二值化处理 |
| 4.5.3 二值化图像的边缘检测 |
| 4.5.4 区域填充技术 |
| 4.5.5 二值图像腐蚀技术 |
| 4.6 获得尾流气泡幕中气泡的数目和直径 |
| 4.7 获得尾流气泡幕中气泡的平均运动速度 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 小波变换在尾流气泡图像中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 小波分析的应用 |
| 5.3 小波变换的定义及性质 |
| 5.3.1 多分辨分析 |
| 5.3.2 Mallat算法 |
| 5.4 离散小波变换 |
| 5.5 小波变换在尾流图像中的应用 |
| 5.5.1 基于小波变换的局部模极大值法 |
| 5.5.2 获得尾流气泡幕中气泡的几何特性 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、舰船尾流光特性分析（论文参考文献）
- [1]基于大气传输的船舶尾流气泡幕成像特性研究[D]. 吕德华. 西安工业大学, 2021(02)
- [2]基于嵌入式Linux脚本式激光雷达控制系统研究[D]. 范米. 上海工程技术大学, 2020(04)
- [3]航迹尾流的散射光偏振探测及特性研究[D]. 叶得前. 长春理工大学, 2020(01)
- [4]舰船尾流气泡幕与异常浪的研究[D]. 刘杨. 西安工业大学, 2016(02)
- [5]国内尾流光学检测研究进展[J]. 王赟,刘继芳,鲁振中,马琳,孙艳玲. 激光与光电子学进展, 2014(12)
- [6]光学遥感探测尾流研究[J]. 张建生,孙建鹏,陈焱,常洋,崔红. 西安工业大学学报, 2013(04)
- [7]舰船尾流前向光学检测系统光学系统设计[D]. 陈轩. 长春理工大学, 2013(08)
- [8]舰船尾流的前向光散射特性测试系统研究[D]. 邵磊. 大连理工大学, 2009(07)
- [9]舰船气泡尾流的前向光散射特性及探测技术研究[D]. 孙春生. 国防科学技术大学, 2008(05)
- [10]基于光特性的尾流气泡分布特性研究[D]. 孙伟峰. 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）, 2008(05)