[发明专利]一种大测绘带下合成孔径声纳运动补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于声纳信号处理领域，特别涉及一种大测绘带下合成孔径声纳运动补偿方法。 

背景技术

合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar：SAS)是一种先进的高分辨率水声成像声纳，其基本原理是利用小孔径基阵在方位向的移动形成虚拟大孔径，通过对不同位置的声纳回波进行相干处理，从而获得方位向的高分辨率。 

合成孔径声纳成像中，拖体由于受到海浪、水下海流、拖曳系统的影响而偏离了理想航迹造成了运动误差，这些运动误差对于SAS成像质量有严重的影响，为了得到高分辨率的成像结果必须进行运动补偿。运动补偿技术是合成孔径声纳尚需要解决的关键技术之一。 

目前对于合成孔径声纳运动补偿主要分为基于惯导系统的运动补偿、基于原始回波数据的运动补偿和基于图像域的运动补偿。基于惯导系统的运动补偿要求导航设备的精度足够高，其价格非常昂贵；基于图像域的运动补偿由于其运算量较大，一般作为后处理使用；基于原始回波数据的运动补偿由于仅需利用声纳回波数据获取声纳基阵的运动误差，易于实时处理，其代表为相位中心重叠算法(DPCA)。相位中心重叠算法的基本思想是利用多接收阵元的冗余信息来估计声纳基阵的运动状态，传统的做法是利用所有回波数据进行运动误差估计并补偿，针对大测绘SAS下运动误差引起的距离向空变性，该处理方法对测绘带近端和远端的补偿效果并不尽如人意，有待进一步提高。 

发明内容

本发明的目的在于，为克服传统的利用所有回波数据进行运动误差估计并补偿造成的大测绘SAS下运动误差引起的距离向空变性，从而提供一种大测绘带下合成孔径声纳运动补偿方法。 

为实现上述发明，本发明提供了一种大测绘带下合成孔径声纳运动补偿方法，该方法针对大测绘带下运动误差引起的距离向空变性的特点，即随着俯仰角不同导致运动误差关于垂直斜距由测绘带近端到远端呈现“先快后慢”，首先利用相位中心重叠算法初步估计出拖体的侧移运动误差，在此基础上采用距离向非均匀分段策略进行分段运动补偿。 

本发明提出的一种大测绘带下合成孔径声纳运动补偿方法，该方法利用相位中心重叠算法初步估计出拖体的侧移运动误差后，采用距离向非均匀分段策略进行分段运动补偿，进行大测绘带成像，具体包含如下步骤： 

1)针对大测绘带下的回波数据，利用相位中心重叠算法步骤结合拖体的距底深度，初步估计拖体对应的侧移误差； 

2)利用初步估计的侧移误差结合拖体的距底深度对回波数据进行距离向的非均匀分段； 

3)对非均匀分段后的回波数据分别利用相位中心重叠算法步骤估计各段对应的侧移误差； 

4)根据各段对应的侧移误差依段对回波数据进行运动补偿； 

5)对运动补偿后的回波数据进行成像处理。 

作为本发明的一个改进，步骤3)所述的非均匀分段，其长度通过下式计算： 

Rni<λΦRisinβi4πΔxcos2βi]]>