[发明专利]一种针对干涉合成孔径声纳信号的相位处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径声纳信号处理领域，特别涉及一种干涉合成孔径声纳相位处理方法及系统。

背景技术

合成孔径声纳（Synthetic Aperture Sonar,SAS）是一种水下高分辨率成像技术。干涉合成孔径声纳(Interferometric Synthetic Aperture Sonar,InSAS)在合成孔径声纳的基础上发展而来，给水下三维成像技术提供了一种新的选择。干涉合成孔径声纳使用两副接收阵，每副阵分别进行合成孔径声纳成像，并使用比相测高的方法得到目标场景的数字高程模型。声波传输速度较慢，声纳平台运动稳定性较差，水体存在多径等现象。这些恶劣的条件增加了InSAS相位处理方法的复杂性。

干涉合成孔径技术在雷达上已有一定应用，但在声纳中发展相对滞后。各国的InSAS技术还存在试验阶段。本文在研究InSAS现有算法的基础上，给出了一种简单易行的InSAS相位处理方法。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术的不足，从而提供一种干涉合成孔径声纳相位处理方法及系统。

为了克服上述问题，本发明提供一种针对干涉合成孔径声纳信号的相位处理方法，用于处理干涉合成孔径声纳相位噪声严重的问题，所述方法包含：

步骤101）经过相位差波动函数配准方法，根据主接收阵和辅接收阵图像之间的相位差别，校正主辅图像之间的相位偏移，完成主接收阵图像和辅接收阵图像对的配准；

步骤102）对完成配准的主接收阵图像和辅接收阵图像进行相干处理，得到干涉相位图；

步骤103）将干涉相位转变为复单位矢量，再依据圆周期中值滤波对干涉相位图进行滤波；

步骤104）基于滤波后的干涉相位值，使用最小二乘解缠，得到干涉相位，该相位取值位于(-∞,+∞)之间；

步骤105）根据缠绕相位和InSAS模型进行高程重建，完成对干涉合成孔径声纳信号的相位处理。

上述技术方案中，所述步骤101）之前还包含获取主接收阵图像和辅接收阵图像的步骤，该步骤具体为：

使用一副发射阵列、两副平行放置的SAS阵列；所述发射阵以一定的脉冲重复周期发射信号，到达目标场景返回，两副接收阵以相近的视角接收回波信号。分别经过频域成像算法，得到目标场景的主辅图像对。

上述技术方案中，所述步骤103）和步骤104）之间还包含：使用分支割线方法补偿由于相位的周期特性引起的干涉相位模糊的步骤。

上述技术方案中，所述步骤102）进一步包含：

步骤102-1）基于配准后的主接收阵图像和辅接收阵图像得到复干涉图；

步骤102-2）对复干涉图求取相位得到干涉相位图。

上述技术方案中，所述步骤104进一步包含：

首先，扫描干涉图，判断每一个像素点是否为残余点；搜索干涉图中未被支切线连接的残余点，找到符合条件的点后，在以该点为中心大小为3×3的搜索窗口内，搜索其他残余点；若未搜索到，则设置支切线过程结束；若在窗口内搜索到残余点，则不管该残余点的残数是否和搜索中心点的残数相反，将两残余点用支切线相连，如果搜索到的残余点未被其他支切线连接，则求支切线的残数，即支切线上各残余点的残数和；若残数为0，整个支切线上正负残余点相互抵消，则重新搜索干涉图中未被支切线连接的残余点。若在窗口内搜索到干涉图边界，则用支切线连接搜索中心点与干涉图边界，将该支切线残数置零，重新搜索干涉图中未被支切线连接的残余点；若未搜索到残余点或边界，或搜索到残余点后支切线上的残数不为零，则以支切线上其余残余点为中心搜索，直至搜索完整个支切线上所有残余点，则将搜索窗口大小增加2，继续搜索。

基于上述方法本发明提供了一种针对干涉合成孔径声纳信号的相位处理系统，用于处理干涉合成孔径声纳相位噪声严重的问题，所述系统包含：

配准模块，用于经过相位差波动函数配准方法，根据主接收阵和辅接收阵图像之间的相位差别，校正主辅图像之间的相位偏移，完成主接收阵图像和辅接收阵图像对的配准；

干涉相位图获取模块，用于对完成配准的主接收阵图像和辅接收阵图像对进行相干处理，得到干涉相位图；

滤波模块，用于将干涉相位转变为复单位矢量，再依据圆周期中值滤波对干涉相位图进行滤波；

缠绕相位获取模块，用于基于滤波后的干涉相位值，使用最小二乘解缠，得到干涉相位，该相位取值位于(-∞,+∞)之间；