[發明專利]一種三維成像聲納圖像假底的抑制方法

在審

• 申請號: 202110791092.X
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113687364A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 韓貴娟;叢衛華;周利生;蔣晗磊;易石
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/52;G01S7/539
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明提出了一種三維成像聲納圖像假底的抑制方法，該方法聲納領域，具體涉及聲成像技術。本方法首先通過對陣元接收信號脈沖壓縮結果進行均衡處理，降低當底回波的干擾強度，然后利用均衡處理后的陣元接收信號進行垂直穩定的聚焦波束形成處理，使得其他方位波束形成主瓣接收的真底回波大于旁瓣接收的當底回波，從而達到抑制三維成像聲納圖像假底現象的目的。本方法算法簡單，穩定性高，易于工程實現。

技術領域

本發明涉及聲納領域，具體涉及聲成像技術，主要是一種三維成像聲納圖像假底的抑制方法。

背景技術

水下三維成像聲納是進行海洋(水中、沉底和掩埋)目標探測或海底成像的重要技術手段，對于三維成像聲納來講，當底回波垂直于接收陣，其海底反射強度大，并且傳播距離較近，傳播損失較較小，因此與其他方位海底回波信號相比，當底回波波形尖銳、能量較強。能量較強的當底回波信號對其余方位的波束形成來講是強的干擾源，因此在利用波束形成技術進行方位維成像時，當底回波信號能量泄露到其余波束的旁瓣中，導致三維成像聲納圖像結果中產生假底現象。

常用的消除成像聲納海底假底有設置動態門限、設置海底跟蹤門等方法，但這類方法對如何設置相當敏感，存在一定的局限性。有學者提出利用自適應干擾抵消、零陷波束形成等自適應類陣處理技術抑制當底回波對其他方位波束形成的干擾，解決成像聲納圖像中的假底現象，但自適應類的方法往往穩健性不高。本專利另辟蹊徑，直接從降低當底回波干擾源能量的角度出發，提出一種抑制三維成像聲納圖像假底的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種三維成像聲納圖像假底的抑制方法，用于降低當底回波對其他方位波束形成的干擾強度，抑制三維成像聲納成像中的假底現象。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。在三維成像聲納中，由于當地回波對其他方位的波束形成是一個強干擾源，造成了聲納圖像的假底現象，本發明提出了一種三維成像聲納圖像假底的抑制方法，通過增加對陣元接收信號脈沖壓縮結果的均衡處理達到抑制三維成像聲納圖像中的假底現象，具體包括以下步驟：

(1)對三維成像聲納陣元接收數據進行脈沖壓縮處理；

(2)對脈沖壓縮結果進行均衡處理，具體實施步驟如下：

(2.1)通過滑動平均濾波獲取全部陣元脈沖壓縮結果的能量變化趨勢，或者采用希爾伯特變化求陣元的包絡函數；

(2.2)求全部陣元能量變化趨勢函數或者包絡函數的均值作為該批次的均衡處理函數；

(2.3)將全部陣元脈沖壓縮結果與均值函數的冪次方相除，獲取脈沖壓縮的均衡處理結果；

(3)利用三維成像聲納慣導系統測得基陣的橫滾角和的俯仰角以及升沉差對該批次均衡處理后脈沖壓縮結果進行基陣運動誤差補償；

(4)最后對補償后的結果進行垂直穩定聚焦波束形成。

步驟2中，針對每一批次的陣元接收數據，在進行聚焦波束形成之前，通過對陣元脈沖壓縮結果增加均衡處理，直接從陣元域降低回波信號中的強弱對比度，使得其他方位波束形成主瓣接收的真底回波大于旁瓣接收的當底回波，達到抑制三維成像聲納圖像中的假底現象。

本發明的有益效果為：本發明通過對陣元接收信號脈沖壓縮結果進行均衡處理，直接減小當底界面回波能量與其他方位的界面回波以及地層回波能量的強弱對比，進而降低當底波束的旁瓣干擾對其他波束的影響，抑制了三維成像聲納假底現象，并且本算法穩健性較強，算法簡單，利于工程應用。

附圖說明

圖1三維成像聲納運動誤差示意圖；

圖2陣元接收數據脈壓結果；

圖3陣元脈壓與均衡處理函數；

圖4陣元接收數據脈壓均衡處理結果；