[实用新型]一种水下多维声学成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及水下声学成像应用领域，特别涉及一种水下多维声学成像系统。

背景技术

光波在水中传播损失较大，声波在水中的传播损失较小，因此，声学设备在水下探查应用范围非常广。现有的水下声学成像系统主要有两类，一类是获取水下场景的二维图像，如侧扫声呐、前视多波束声呐等；一类是获取水下场景的三维图像，如下视多波束声呐、测深侧扫声呐等。上述两类系统完成的均是单一的二维图像或单一的三位图像，而无法在同一个系统中同时完成二维和三位成像，致使上述两类系统的扫测效率比较低。

实用新型内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种水下多维声学成像系统，以达到使其同时获取水下二维图像和三维图像，提高扫测效率的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种水下多维声学成像系统，该系统采用二维阵列实孔径处理和二维阵列的虚拟孔径处理完成二维或三维的水下成像，其包括

若干接收子阵组成的二维接收基阵阵列，若干所述接收子阵的尺度、相位和性能均保持一致；

单发射阵或多发射阵组成的发射基阵阵列；

多维声学成像发射机，用于驱动所述发射基阵阵列发射水下声信号；

多维声学成像接收机，用于对所述二维接收基阵阵列各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；

成像处理模块，用于对接收到的声信号进行处理，完成水下场景的二维或三维成像；

控制中心，分别与所述多维声学成像发射机和多维声学成像接收机相连接；

若干所述接收子阵与单发射阵或多发射阵的中点位置为等效相位中心，形成一个收发合置的声纳基阵虚拟阵列。

优选的，若干所述接收子阵以均匀二维网格或非均匀二维网格的方式排列。

优选的，所述成像处理模块采用数字信号处理芯片、通用处理器或FPGA。

通过上述技术方案，本实用新型提供的水下多维声学成像系统，以水下二维接收基阵阵列为基础，综合采用实孔径技术和孔径合成技术，可同时获取水下二维和三维图像，并且可以大幅提高水下探测效率；实孔径技术适用于航速较快的情况，孔径合成技术适用于航速较低的情况，高速航行时，采用实孔径技术完成快速扫测，便于快速确定疑似目标；低速航行时，采用虚拟孔径技术完成高精度扫测，便于对目标进行确认和识别；采用同一个系统，兼容多种作业模式，大幅提高了系统的环境适应性，同时也大幅提高了成像的分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例所公开的一种水下多维声学成像系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种水下多维声学成像方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提供的一种水下多维声学成像系统，如图1所示，该系统采用二维阵列实孔径处理和二维阵列的虚拟孔径处理完成二维或三维的水下成像，其包括

若干接收子阵组成的二维接收基阵阵列，若干接收子阵的尺度、相位和性能均保持一致；避免因为各个接收子阵的性能不一致对成像结果造成影响，特别是要保证多个接收子阵的相位一致性；如果多个接收子阵的相位一致性存在差异，应当通过适当的方法进行标定并在数据处理模块进行补偿；若干接收子阵以均匀二维网格或非均匀二维网格的方式排列；

单发射阵或多发射阵组成的发射基阵阵列；

多维声学成像发射机，用于驱动发射基阵阵列发射水下声信号；水下声信号的形式可以根据系统要求设定，在本实施例子中采用线性调频信号；

多维声学成像接收机，用于对二维接收基阵阵列各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；

成像处理模块，用于对接收到的声信号进行处理，完成水下场景的二维或三维成像；成像处理模块采用数字信号处理芯片、通用处理器或FPGA；

控制中心，分别与多维声学成像发射机和多维声学成像接收机相连接；

若干接收子阵与单发射阵或多发射阵的中点位置为等效相位中心，形成一个收发合置的声纳基阵虚拟阵列。

一种水下多维声学成像方法，如图2所示，以600kHz多维水下声学成像系统为例进行说明，包括以下步骤：