[發明專利]用于多波束合成孔徑聲吶的組合聲基陣

無效

• 申請號: 201010215528.2
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN101907707A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 周天;李海森;徐劍;姚永紅;么彬;陳寶偉;魏玉闊;朱建軍;徐超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種組合聲基陣。

背景技術

多波束測深聲吶是當前用于海底地形測繪的最主要設備之一，它能夠實現大范圍的全覆蓋測量，具有快速、精確的獲取水下地形的能力及發現目標、識別海底類型的能力。多波束測深聲吶的工作原理是利用聲基陣發射和接收超聲波探測脈沖信號，通過波束形成技術在若干個波束預成角方向上形成波束，然后利用信號處理手段估計出每個波束點對應的深度，從而得到海底的地形、甚至地貌信息。分辨率是多波束測深聲吶的主要性能指標之一，決定了地形、地貌圖像的清晰程度，也關系到是否能夠觀察到水下目標的結構細節。由于多波束測深聲吶的聲吶基陣都是安裝距海底較遠的測量船上，聲吶投射到海底的波束腳印大，導致其航向分辨力較低。

合成孔徑技術能夠采用小物理孔徑基陣，依靠信號處理虛擬合成大孔徑基陣來提高航向分辨率。多波束合成孔徑聲吶是采用了合成孔徑技術的多波束測深聲吶，國內此前尚沒有關于多波束合成孔徑聲吶的文獻報道。出自美國專利庫的專利號為US20020126577A1的《Multibeam?synthetic?aperture?sonar》對多波束合成孔徑聲吶系統的組成進行了聲明。該多波束合成孔徑聲吶系統的聲基陣結構采用了傳統多波束測深聲吶的Mills交叉結構，該基陣結構用于多波束合成孔徑聲吶時存在不足之處：脈沖發射頻率一定的情況下，當聲吶前進速度過快時，會導致空間欠采樣，從而使重構圖像產生方位模糊，也就是說，這種基陣結構限制了測繪速率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高聲吶測繪速率、同時避免方位模糊的用于多波束合成孔徑聲吶的組合聲基陣。

本發明的目的是這樣實現的：

主要由一個長線性發射換能器、方位向與距離向兩條接收線陣組成；接收線陣由間距均勻的一組傳感器組成；方位向與距離向兩條接收線陣相互垂直放置，長線性發射換能器與距離向接收線陣垂直；距離向接收線陣用于多波束形成、通過對其回波信號的波束形成處理在若干個角度上形成波束，在脈沖發射頻率一定的情況下，母船的航行速度增大時，通過對方位向接收陣各陣元回波信號的合成孔徑處理，去除空間欠采樣引起的方位模糊。

方位向接收陣傳感器的個數N滿足關系式：V＝(N·D·f_r)/2，其中V是母船航行速度、f_r為脈沖發射頻率、D為傳感器尺寸。

長線性發射換能器、方位向接收線陣和距離向接收線陣處于同一平面。

本發明的優點是：結合了多波束測深聲吶和常規合成孔徑聲吶基陣的優點，利用兩條接收線陣的垂直組合，提高多波束合成孔徑聲吶基陣速度的同時仍能夠避免方位模糊，該發明工藝簡單、成本低。通過此發明，多波束合成孔徑聲吶在具有方位向高分辨率的同時，能夠大大提高測繪速率。

附圖說明

圖1單條接收線陣結構示意圖；

圖2一種用于多波束合成孔徑聲吶的組合聲基陣結構示意圖；

圖3基陣面與基陣架組合方式示意圖；

圖4基陣面在母船殼體上的放置方式示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

本發明主要由一個長線性發射換能器、兩條接收線陣組成，接收線陣由間距均勻的多個傳感器組成，傳感器個數和間距根據系統指標要求而定。該組合聲基陣的特征在于：方位向和距離向兩條接收線陣相互垂直放置、長線性發射換能器與距離向接收線陣垂直。其中距離向接收線陣用于多波束形成，通過對其回波信號的波束形成處理，能夠在若干個角度上形成波束；在脈沖發射頻率一定的情況下，母船的航行速度增大時，通過對方位向接收陣各陣元回波信號的合成孔徑處理，能夠去除空間欠采樣引起的方位模糊，從而提高聲吶測繪速率。方位向接收陣傳感器的個數N根據系統指標要求而定，且N需滿足關系式：V＝(N·D·f_r)/2，其中v是母船航行速度、f_r為脈沖發射頻率、D為傳感器尺寸，此時的母船航行速度是僅具有距離向接收線陣時的N倍。

現以具有64個傳感器1的距離向接收線陣4、具有16個傳感器1(方位向尺寸0.2米)的方位向接收陣5及一個長線性發射換能器3的組合聲基陣為例，對本發明進行詳細說明。