[发明专利]一种合成孔径声纳基阵速度估计系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下声学成像领域，特别涉及一种合成孔径声纳基阵速度估计系统 与方法。

背景技术

合成孔径声纳是一种高分辨率水下成像声纳，它的基本原理是利用小孔径基阵 移动形成虚拟大孔径并通过信号处理的方法得到水下高分辨率图像。为了提高测绘 效率，合成孔径声纳一般采用多子阵配置，多子阵相位中心位置的精确程度对于成 像质量有较大的影响。另外，为了进行相位中心重叠运动补偿，也需要或得相位中 心的精确位置。多子阵相位中心精确位置的获取与合成孔径声纳基阵的运动速度密 切相关，目前一般采用其他测速设备获取合成孔径声纳基阵的运动速度（比如声多 普勒测速仪）。一方面这些测速设备的价格比较昂贵，另外一方面测速设备的测速精 度有时不能满足合成孔径成像系统的要求。

发明内容

本发明的目的在于，为了克服合成孔径成像质量较差，改善现有系统的不足， 从而提出一种合成孔径声纳基阵速度估计的系统与方法。

为了实现上述目的，本发明提供的一种合成孔径声纳基阵速度估计的系统，该 系统采用合成孔径技术多子阵回波数据估计声纳基阵的速度，所述的系统具体包含 如下单元，如果所述的多个接收子阵的相位一致性存在差异时，通过适当的方法进 行标定并在数据处理模块对相位进行补偿：

由多接收子阵组成的合成孔径声纳接收基阵，且所述的多接收子阵的长度，相 位和性能保持一致；

由单发射阵或多发射阵组成的合成孔径声纳发射基阵；

合成孔径声纳发射机，用于驱动发射基阵发射水下声信号；

接收机，用于对接收子阵接收到的声信号进行放大，滤波同时将模拟声信号数 字化；及

信号处理模块，所述的信号处理模块用于估算运动速度估计方法。

所述的多接收子阵与发射阵的中点位置为等效相位中心，通过等效相位中心将 发射阵与接收子阵等效为一个收发合置的声纳基阵，单个发射阵与多接收子阵通过 等效相位中心近似为多个收发合置的声纳基阵。其中，所述的发射基阵发射的水下 声信号的形式根据系统要求设定。

所述的信号处理模块采用数字信号处理芯片、通用处理器或FPGA，完成声纳基 阵运动速度的估计。

本发明还提供了一种合成孔径声纳基阵运动速度的估计方法，所述的方法包含 如下步骤：

1)在发射机中设定系统参数，系统参数包括发射信号中心频率，信号带宽，信号 形式，脉冲宽度，脉冲重复周期，最小采样距离，采样率，采样点数，发射阵宽度， 接收子阵个数，接收子阵宽度；

2)获取连续两屏多子阵合成孔径声纳原始回波数据，前后两屏的编号分别为 n-1和n，第n屏第i个接收子阵的原始回波数据表示为s_n,i(m)；

3)计算屏n-1与屏n多子阵回波数据的互相关系数矩阵；

第n-1屏第i个子阵与第n屏第j个子阵的互相关系数计算方法如下：

cri,j(q)=Σm=1Msn-1,i(m)sn,j(m-q)]]>