[發明專利]基于極坐標格式算法的多子陣聚束SAS成像方法和系統

在審

• 申請號: 202310039115.0
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號: CN116087950A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 姚永紅;宋偉
• 申請（專利權）人: 無錫職業技術學院
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馬進

1.一種基于極坐標格式算法的多子陣聚束SAS成像方法，其特征在于，包括：

建立多子陣聚束SAS信號傳播模型，并計算得到場景中心點的精確距離史；

獲取多子陣聚束SAS回波信號，并對回波信號進行距離向的傅里葉變換，得到距離頻域回波數據；

基于場景中心點的精確距離史，對距離頻域回波數據進行匹配濾波和運動補償，得到方位時域距離頻域數據；

在空間波數域對方位時域距離頻域數據進行極坐標格式算法成像處理，得到場景圖像數據；

對場景圖像數據進行分塊相位梯度自聚焦處理和幾何校正處理，得到精聚焦SAS圖像。

2.根據權利要求1所述的基于極坐標格式算法的多子陣聚束SAS成像方法，其特征在于，所述多子陣聚束SAS信號傳播模型的建立方法包括：

以場景中心點O為原點建立坐標系，聲吶航跡向為x軸正向，垂直于航跡向為y軸正向，向上為z軸正向；

場景中點目標P的位置坐標為(x_t,y_t,0)，發射陣元發射的聲脈沖信號傳播至點目標P并反射至接收陣元的雙程傳播距離等于點目標與發射陣元、接收陣元的實際距離之和，建立點目標P的信號傳播模型如下：

式中，c為聲在水中的傳播速度，t^*為信號雙程傳播延時量，H為航跡與成像場景的高度差，y_a為收、發陣元的y向坐標，u為某個脈沖發射時刻發射陣元在方位向的坐標位置，v為聲吶載體沿著理想航跡勻速直線航行的速度，Δd_i表示發射陣元與第i個接收陣元的間距。

3.根據權利要求2所述的基于極坐標格式算法的多子陣聚束SAS成像方法，其特征在于，所述場景中心點的精確距離史的計算方法包括：

根據點目標P的信號傳播模型求解關于未知數t^*的一元二次方程可得到t^*的表達式：

將場景中心點O的坐標(0,0,0)代入式(2)得到O點的雙程傳播延時量t_o^*：

發射陣元周期性發射聲脈沖，每個發射脈沖對于場景中心點O的雙程傳播距離都能根據公式(3)通過計算求出，即可得到場景中心點得精確距離史。

4.根據權利要求1所述的基于極坐標格式算法的多子陣聚束SAS成像方法，其特征在于，對多子陣聚束SAS回波信號進行距離向的傅里葉變換的方法包括：

場景中點目標P的位置坐標為(x_t,y_t,0)，單位反射系數點目標P的回波信號通過接收解調后表示為：

式中，t為方位向時間，τ為距離向時間，T_a為方位合成孔徑時間，T為信號的脈寬，R_t為等效相位中心到點目標的瞬時距離，等效相位中心的坐標為(x_a,y_a,z_a)，rect()代表矩形窗函數：c為聲在水中的傳播速度，j為虛數單位，K為調頻斜率，f_c為信號中心頻率，ΔR_{err_P}為非停-走-停模型下點目標P回波信號的雙程傳播距離誤差，表達式如下：

式中，t^*為信號雙程傳播延時量；

利用駐定相位原理，對公式(4)在距離向傅里葉變換可得距離頻域回波數據：

式中，f_τ為距離向頻率。