[發明專利]一種多子陣合成孔徑聲納相位誤差分析方法

有效

• 申請號: 201611102892.1
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106772326B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張學波;肖軍;陳曉輝;夏雪;彭成;楊博;陳迎春
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍91388部隊
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/89
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李慧

本發明提供了一種多子陣合成孔徑聲納相位誤差分析方法，包含以下步驟：針對每個接收陣元和發射陣元組成的子系統，計算雙程斜距歷程；針對每個接收陣元和發射陣元組成的子系統，基于數值分析方法計算相位駐留點；針對每個接收陣元和發射陣元所組成的子系統，基于數值分析方法的相位駐留點，計算二維頻域系統函數；計算待評估模型的二維頻域系統函數；針對每個接收陣元和發射陣元所組成的子系統，根據多子陣合成孔徑聲納的方位空不變和距離空變特性，設置目標空間坐標；針對每個接收陣元和發射陣元所組成的子系統，在二維頻域內計算相位誤差，克服了傳統成像模型或成像算法評估周期長、數值指標不夠直觀等問題。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，特別涉及一種多子陣合成孔徑聲納相位誤差分析方法。

背景技術

合成孔徑聲納技術依靠小尺寸基元的勻速直線運動虛擬合成一副長度隨探測距離成正比的大孔徑基陣，通過空間不同位置采樣信號的相干疊加得到與距離、頻率無關的方位向高分辨率。而多子陣技術的采用更是解決了方位向高分辨和距離向測距之間的矛盾，使SAS技術開始真正走向工程實用化的道路。

成像算法是合成孔徑聲納技術的核心技術，目前，國內外已有許多關于合成孔徑聲納成像的幾何模型，根據這些模型，就可以得到各種不同的成像算法。針對這些幾何模型或者成像算法的優劣，國內外一般均依賴于名義分辨率、峰值旁瓣比和積分旁瓣比三個參數進行評價，這往往要歷經目標回波仿真、目標成像處理和評估指標計算等步驟，性能評估周期較長，過程繁瑣且相對于圖形來說還不直觀。另外，多子陣合成孔徑聲納具有距離向空變特性，也就是說其二維頻域相位誤差具有距離向瞬時頻率、方位向瞬時頻率和距離三個自由度。目前，關于多子陣合成孔徑聲納二維頻域相位誤差的分析方法，國內外還未見系統的報道。因此，開展包含距離向瞬時頻率、方位向瞬時頻率和距離三自由度的二維頻域相位誤差分析，對于各種成像幾何模型或者成像算法性能優劣的分析以及成像算法后期研究的開展具有重要的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統成像模型或成像算法評估周期長、數值指標不夠直觀等問題，提供一種多子陣合成孔徑聲納相位誤差分析方法，進而可根據各種模型的誤差分析結果，有針對性地開展成像算法方面的研究工作。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種多子陣合成孔徑聲納相位誤差分析方法，包含以下步驟：

S1、針對每個接收陣元和發射陣元組成的子系統，計算雙程斜距歷程；

S2、針對每個接收陣元和發射陣元組成的子系統，基于數值分析方法計算相位駐留點；

S3、針對每個接收陣元和發射陣元所組成的子系統，基于數值分析方法的相位駐留點，計算二維頻域系統函數；

S4、針對每個接收陣元和發射陣元所組成的子系統，計算待評估模型的二維頻域系統函數；

S5、針對每個接收陣元和發射陣元所組成的子系統，根據多子陣合成孔徑聲納的方位空不變和距離空變特性，設置目標空間坐標；

S6、針對每個接收陣元和發射陣元所組成的子系統，在二維頻域內計算相位誤差。

作為本發明的一個優選的技術方案，所述的步驟S2的相位駐留點計算公式如下：

其中v表示聲納載體的運動速度，c表示聲波在水中的傳播速度；i表示第i個接收陣元和發射陣元所組成子系統的索引，d_i表示第i個子系統的收、發陣元間距，表示對應于第i個子系統的相位駐留點；r表示目標斜距向的坐標；f_τ和f_t分別表示對應于距離向快時間τ與方位向慢時間t的瞬時頻率。

作為本發明的一個優選的技術方案，所述的步驟S3的二維頻域系統函數，其計算公式如下：