[發明專利]一種合成孔徑聲納基陣速度估計系統與方法

有效

• 申請號: 201010140607.1
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN101782649A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 劉維;劉紀元;黃海寧;張春華
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/89
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及水下聲學成像領域，特別涉及一種合成孔徑聲納基陣速度估計系統 與方法。

背景技術

合成孔徑聲納是一種高分辨率水下成像聲納，它的基本原理是利用小孔徑基陣 移動形成虛擬大孔徑并通過信號處理的方法得到水下高分辨率圖像。為了提高測繪 效率，合成孔徑聲納一般采用多子陣配置，多子陣相位中心位置的精確程度對于成 像質量有較大的影響。另外，為了進行相位中心重疊運動補償，也需要或得相位中 心的精確位置。多子陣相位中心精確位置的獲取與合成孔徑聲納基陣的運動速度密 切相關，目前一般采用其他測速設備獲取合成孔徑聲納基陣的運動速度（比如聲多 普勒測速儀）。一方面這些測速設備的價格比較昂貴，另外一方面測速設備的測速精 度有時不能滿足合成孔徑成像系統的要求。

發明內容

本發明的目的在于，為了克服合成孔徑成像質量較差，改善現有系統的不足， 從而提出一種合成孔徑聲納基陣速度估計的系統與方法。

為了實現上述目的，本發明提供的一種合成孔徑聲納基陣速度估計的系統，該 系統采用合成孔徑技術多子陣回波數據估計聲納基陣的速度，所述的系統具體包含 如下單元，如果所述的多個接收子陣的相位一致性存在差異時，通過適當的方法進 行標定并在數據處理模塊對相位進行補償：

由多接收子陣組成的合成孔徑聲納接收基陣，且所述的多接收子陣的長度，相 位和性能保持一致；

由單發射陣或多發射陣組成的合成孔徑聲納發射基陣；

合成孔徑聲納發射機，用于驅動發射基陣發射水下聲信號；

接收機，用于對接收子陣接收到的聲信號進行放大，濾波同時將模擬聲信號數 字化；及

信號處理模塊，所述的信號處理模塊用于估算運動速度估計方法。

所述的多接收子陣與發射陣的中點位置為等效相位中心，通過等效相位中心將 發射陣與接收子陣等效為一個收發合置的聲納基陣，單個發射陣與多接收子陣通過 等效相位中心近似為多個收發合置的聲納基陣。其中，所述的發射基陣發射的水下 聲信號的形式根據系統要求設定。

所述的信號處理模塊采用數字信號處理芯片、通用處理器或FPGA，完成聲納基 陣運動速度的估計。

本發明還提供了一種合成孔徑聲納基陣運動速度的估計方法，所述的方法包含 如下步驟：

1)在發射機中設定系統參數，系統參數包括發射信號中心頻率，信號帶寬，信號 形式，脈沖寬度，脈沖重復周期，最小采樣距離，采樣率，采樣點數，發射陣寬度， 接收子陣個數，接收子陣寬度；

2)獲取連續兩屏多子陣合成孔徑聲納原始回波數據，前后兩屏的編號分別為 n-1和n，第n屏第i個接收子陣的原始回波數據表示為s_n,i(m)；

3)計算屏n-1與屏n多子陣回波數據的互相關系數矩陣；

第n-1屏第i個子陣與第n屏第j個子陣的互相關系數計算方法如下：

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