[發(fā)明專利]一種基于延時表修正的SAS運動補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910316879.3
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110082742B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張福洪;江靜;易志強;卓怡琳;班多興;陸宇斌;賀杰
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發(fā)明公開了一種基于延時表修正的SAS運動補償方法，本發(fā)明根據(jù)運動補償時無需重新計算延時表，直接將運動誤差帶來的像素點到實際聲納基陣的斜距誤差轉(zhuǎn)換為延時誤差，與通過理想延時表中該像素點到理想聲納基陣的回波延時相加，就可以得到實際回波延時，實現(xiàn)運動補償。該方法可以避免按實際航跡補償時要反復(fù)重新構(gòu)造延時表帶來的龐大的運算量，提高了處理效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成孔徑聲納信號處理領(lǐng)域，具體為時域成像算法中一種基于延時表修正的SAS運動補償方法。

背景技術(shù)

合成孔徑聲納(Synthetic Aperture Sonar：SAS)利用小孔徑基陣的勻速直線運動，按一定的脈沖重復(fù)頻率順序發(fā)射并接收回波信號。對不同時刻、不同位置的回波信號進行相干處理，從而得到高分辨率的聲納圖像。

時域成像算法的原理是計算成像區(qū)域內(nèi)各像素點到合成孔徑范圍內(nèi)聲納基陣之間的雙程時延。具有物理意義明確、便于運動補償?shù)葍?yōu)點，但存在運算量大、計算效率低等問題。而基于延時表的時域成像算法能有效克服上述不足，該方法首先計算出發(fā)射陣到成像區(qū)域內(nèi)各像素點的延時，構(gòu)建延時表，之后對各回波數(shù)據(jù)套用此延時表，計算成像區(qū)域內(nèi)各像素點的延時信號，疊加得到最終的成像結(jié)果。延時表的引入減少了重復(fù)計算，大大降低了運算量。

運動補償技術(shù)可以通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等運動測量單元輸出的位置與姿態(tài)信息得到聲納基陣實時的真實位置，從而求得與點目標(biāo)的實際回波延時，重新構(gòu)建延時表逐點成像。若針對不同時刻聲納基陣的真實位置實時重新構(gòu)造延時表，則將極大地增加成像處理過程的運算量，導(dǎo)致成像時間過長。針對這一問題，本方法提出一種無需重新構(gòu)造延時表的運動補償方法。通過計算出實際斜距與理想斜距的誤差并將其轉(zhuǎn)換成延時誤差，結(jié)合原始延時表中的延時信息，就可以獲得實際回波延時，從而實現(xiàn)運動補償。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于延時表修正的運動補償方法。

本發(fā)明為一種基于延時表修正的SAS運動補償方法，該方法具體步驟如下：

步驟一、SAS發(fā)射線性調(diào)頻信號p_R(t)如式(1)所示：

式(1)中，“Re()”表示取實部，“exp()”是以自然常數(shù)e＝2.71828為底的指數(shù)函數(shù)，f₀是載波頻率，K為調(diào)頻率，t是距離向上時間，T_r是脈沖寬度。

正側(cè)視下，計算出理想發(fā)射陣位置到成像區(qū)域內(nèi)某像素點(i,j)的斜距R_i,j，如式(2)所示：

式(2)中，i＝1,2...LA，LA為成像區(qū)域中方位向像素點的個數(shù)；j＝1,2...Nt，Nt為成像區(qū)域中距離向像素點的個數(shù)。x_i為像素點(i,j)到發(fā)射陣位置的方位向距離，如式(3)所示：

x_i＝i*d-LA_m*d 式(3)

y_j為像素點(i,j)到發(fā)射陣位置的距離向距離，如式(4)所示：

y_j＝(T_s+j/f_s)*c/2 式(4)

式(3)中，d為基陣物理尺寸的一半，LA_m＝round(LA/2)，round表示四舍五入。

式(4)中，T_s為發(fā)射波束到達成像區(qū)域中最近端像素點的時間，f_s為信號的采樣頻率，c為聲速。