[發明專利]基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像算法

有效

• 申請號: 201810158669.1
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108490443B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 王金波;唐勁松;田振
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍;胡藝

1.基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像方法，其特征在于：

步驟1，獲取N個子陣的回波；

步驟2，對單個子陣的回波數據進行二維快速傅立葉變換，將回波數據變換到二維波數域，并求解單個子陣回波的二維波數譜解析解；

步驟3，對各子陣的方位向波數譜進行延展；

步驟4，矯正各個子陣的方位向時間偏移；

步驟5，消除數據基線長度對二維波數譜的影響，同時完成參考函數相乘和距離向脈沖壓縮；

步驟6，基于非均勻傅里葉變換進行Stolt映射；

步驟7，將步驟6所得結果數據進行相干疊加；

步驟8，對疊加后的距離多普勒域中的數據進行方位向的IFFT實現成像；

所述步驟1獲取的第i個子陣的回波為

s_i(τ,η)＝A₀w_r(τ-R_i/c)w_a(η)exp{-j2πf₀R_i/c}exp{jπμ(τ-R_i/c)²}

其中，i＝1,2,3……N，A₀為常數，w_r(·)為距離向包絡，w_a(×)為方位向包絡，τ為快時間，R_i為發射陣發射脈沖到達接收子陣i時歷經的距離，c為聲速，η為慢時間，f₀為發射的線性調頻信號的載波頻率，μ為線性調頻信號的調頻率；在非停走停假設下，其中x_T為發射陣發射時刻所在的方位位置，x_p為目標方位位置，r為目標零多普勒距離；Δd_i為發射陣相位中心與第i個接收子陣相位中心的距離，V為合成孔徑聲納運動速度，τ_i^*為非停走停假設下發射陣發射的信號到達第i個接收子陣時歷經的時間，

2.根據權利要求1所述的基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像方法，其特征在于，所述步驟2中第i個子陣的回波的二維波數譜解析解為：

其中，f_τ為發射信號基帶頻率，f₀為發射信號載頻，c為波速，f_a為方位向多普勒頻率，μ為發射信號調頻率，W_r(k_r)表示發射信號譜包絡形狀，W_a(k_x)表示方位譜包絡形狀，A為常量，R_B為目標的零多普勒距離，X_n為目標方位向位置，β₀是收發分置半角β在發射波束中心掃過條帶區域中心點目標時的接收子陣的數據基線長度h_ic和條帶區域中心距離R_B＝R_Bc時的值，收發分置半角β的解析解為

其中h_i為子陣i的數據基線長度。

3.根據權利要求2所述的基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像方法，其特征在于，所述步驟3，對方位向波數譜進行復制延展得到：

其中，K_{x_M}為方位頻譜延展后的方位向波數，方位頻譜延展的倍數為不小于由方位向多普勒帶寬與脈沖重復頻率的比值的整數。

4.根據權利要求3所述的基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像方法，其特征在于，所述步驟4，矯正各個子陣的方位向時間軸的方法包括：

將步驟4所得結果乘以將各個子陣的方位向時間校正到設定的方位向0時刻，校正后回波的二維波數譜解析解為

5.根據權利要求4所述的基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像方法，其特征在于，所述步驟5，消除數據基線長度對二維波數譜的影響，同時完成參考函數相乘和距離向脈沖壓縮的方法包括：

將步驟4所得結果乘以

得到回波的二維波數譜解析解為