[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

本發明基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像算法，獲取N個子陣的回波，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；對各子陣的方位向波數譜進行延展；矯正各個子陣的方位向時間偏移；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；基于非均勻傅里葉變換進行Stolt映射及距離向IFFT；將所得結果數據進行相干疊加；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。本發明構建了多接收子陣SAS在非停走停假設下幾何模型，適用于多接收子陣SAS成像的精確的二維波數譜解析解，通過仿真實驗和湖試數據成像結果驗證了其正確性和有效性。

技術領域

本發明屬于成像算法技術領域，具體涉及一種基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像算法。

背景技術

一般來說，合成孔徑聲納(SAS，Synthetic Aperture Sonar)采用多個接收子陣以提高測繪速率，通過增加發射陣元的數量來提高探測距離。多接收子陣SAS在提高測繪速率時，由于平臺運動速度增大，而水聲的傳播速度較低，使得采用偏置相位中心(DPC，Displaced Phase Center)近似將收發分置模式下的回波數據轉化為收發合置模式下的回波進行處理時，需要在非停走停假設下予以重新考慮。針對這一問題，對非停走停假設下的DPC近似乘以一個相位項來補償DPC近似引入的誤差，但在方位高分辨率的要求下該方法仍不能滿足需要?？梢栽诜峭Ｗ咄ＤＪ较峦ㄟ^等效的基線長度對DPC模型進行修正，但該方法對近距離的目標成像時有一定的散焦問題。近年來雙基地合成孔徑雷達(Bistatic SAR)回波的二維頻譜計算取得了較大的進展，采用瞬時多普勒波數(IDW，Instantaneous Dopplerwavenumber)和半雙基地角(Half Quasi-Bistatic Angle，HQBA)得到了回波的二維波數譜，在順軌Bistatic SAR幾何模型下得到了二維波數譜中HQBA的精確解析解，并分別采用ωk算法(ωkA，ωk Algorithm)和距離多普勒算法(RDA，Range Doppler Algorithm)對仿真數據進行了成像。經比較，該方法得到的解析解在一定條件下優于LBF(Loffeld’sBistatic Formula)方法、MSR(Method of Series Reversion)方法以及DMO(Dip MoveOut)方法得到的解。以上二維波數譜解析解都是對Bistatic SAR而言的，由于較低的聲速、較高的相對帶寬等問題使得SAS的處理過程實際上有別于SAR，目前已有借鑒雙基地雷達的二維頻譜的解析解并利用MSR方法，采用方位譜擴展的RDA算法進行成像的方法，但是該算法僅適用于窄帶、窄測繪帶等條件下。

發明內容：

為了克服上述背景技術的缺陷，本發明提供一種基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像算法。

為了解決上述技術問題本發明的所采用的技術方案為：

基于解析解及NUFFT的多子陣合成孔徑聲納ωk成像算法：

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映射及距離向IFFT；

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。