[發明專利]一種異構環境下多子陣SAS子孔徑成像方法

有效

• 申請號: 201811353755.4
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109444901B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 張福洪;江靜;易志強;陸宇斌;班多興;賀杰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種異構環境下多子陣SAS子孔徑成像方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟1)SAS原始回波信號的采集

聲吶發射機周期性發射線性調頻信號，接收機實時采集當前接收到的原始回波信號；

步驟2)方位向子孔徑的劃分

子孔徑長度的選擇要達到分辨率的要求，選擇方式參照公式其中L為子孔徑長度，R_B為場景中心距離，ρ_a為方位分辨率；

步驟3)脈沖壓縮

對原始回波信號進行距離向脈沖壓縮，先將原始回波信號和匹配函數經過FFT變換到頻域，再將兩者相乘的結果經過IFFT得到壓縮好的脈沖信號；

步驟4)運動補償

對于多子陣SAS，做等效相位中心近似和‘停-走-停’假設；需要補償實際航跡與理想航跡帶來的誤差；

建立直角坐標系，目標位置為(r,0)，t時刻發射陣元位置為(0,vt),收發陣元分隔Δh_i，i為第i個接收子陣，對于近距離目標，引入上述兩種假設，做運動補償時，對原始回波信號進行統一的相位補償：

理想的發射路徑和接收路徑都為R′

實際發射路徑為R1

實際接收路徑為R2

需要補償的距離為ΔR

ΔR＝R1+R2-2*R′

需要補償的相位為

‘停-走-停’假設對于近距離目標有效，而合成孔徑聲吶主要是為了深海成像；對于遠距離目標，‘停-走-停’假設不再有效，需考慮基陣相對運動帶來的誤差；收發基陣到目標來回時延為t^*，實際接收路徑為R3

做運動補償時，放棄等效相位中心假設，直接推導目標在t時刻的精準時延t^*,構建新的延時表

步驟5)在時域合并子孔徑；

步驟6)沿距離向將回波數據劃分成幾個不同的數據塊；

步驟7)選用時域延時求和算法做方位向成像處理；

計算虛擬合成孔徑長度內的各個接收位置的時間延遲，構建延時表；并根據聲吶基陣運動過程中信號傳播路徑的幾何關系，通過延時補償后疊加的方法對成像區域中每個像素點進行聚焦成像，從而得到整個目標場景的圖像；

步驟8)輸出并存儲SAS成像圖像。

2.根據權利要求1所述的一種異構環境下多子陣SAS子孔徑成像方法，其特征在于：其中劃分方位向子孔徑、合并方位向子孔徑和劃分距離向數據塊在CPU中實現；脈沖壓縮、運動補償、方位向成像處理在GPU中實現；

距離向處理時，方位向子孔徑的劃分，使得多GPU并行完成多孔徑的距離向脈沖壓縮和運動補償，且在回波采集的同時進行子孔徑的距離向處理，將距離向的處理時間重疊在回波采集的時間內，因此方位向成像時間決定了SAS整個成像；另外在方位向成像處理時，通過沿距離向將回波數據劃分成幾個不同的數據塊，使得不同的數據塊也并行處理。