[发明专利]多正交发射前视声纳

说明书

技术领域

本发明属于前视声纳，具体涉及一种多正交发射前视声纳，用于提高前视声纳分辨率，或减少接收通道数和系统复杂性。

背景技术

前视声纳是一种常用的图像声纳，主要用于猎雷、侧扫声纳的补盲和避碰。如图1所示，它一般由方位向宽波束发射的单发射阵和多个阵元接收阵(示意图中阵元数为8)，采用波束形成的方法形成多个束宽很窄的接收波束。前视声纳具有分辨率高(方位束宽低至0.5度)，单次发射脉冲即可得到测绘场景图像的优点。但也存在接收通道数多(国际上先进的前视声纳有200个通道左右)；设备复杂、成本高的缺点。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种多正交发射前视声纳，本发明为了不增加通道数和接收阵孔径前提下，提高前视声纳方位分辨率的技术；或者在给定分辨率前提下，减少接收阵元和接收通道个数的技术。

本发明涉及一种多正交发射前视声纳，该前视声纳有两个或两个以上沿接收阵方向相位中心不同的发射阵，各发射阵发射相互正交的波形。

在上述技术方案中，各接收通道的信号分别对不同的正交发射信号进行脉冲压缩，将不同发射阵发射信号进行分离。

在上述技术方案中，将分离后的信号，按发射阵和接收阵元等效相位中心排列，形成合成接收阵。

在上述技术方案中，通过合理设计发射阵和接收阵的横向相对位置，使得前视声纳，发射阵和接收阵元等效相位中心均匀排列。

附图说明

图1单发射阵前视声纳示意图；

图2双发射阵前视声纳示意图；

图3多发射阵前视声纳示意图。

具体实施方式

为了表述清楚，首先引入相位中心概念。如图1所示单发射阵和8个接收阵的前视声纳。过发射阵和接收阵垂直方向的水平线(与接收阵平行)称为中心水平线。假定发射阵和接收阵垂直方向的间隔为D，那么发射阵和接收阵各阵元的纵坐标分别为D/2和-D/2，向上的方向为纵坐标正方向。

相位中心在中心水平线上，位于发射阵中心和接收阵元中心的中点，其横坐标为发射阵中心和接收阵元中心横坐标和的一半。相位中心的孔径为阵长的一半，假定接收阵阵元间隔为d，阵元数个数为N，接收阵的孔径为N·d，那么相位中心的孔径为N·d/2。图1给出了单发射阵情形下8个相位中心。

本发明采用两个或两个以上沿接收阵方向相位中心不同的发射阵，各发射阵发射同时发射相互正交的波形。波形正交是指互相关系数远小于自相关系数的信号，可以按照申请号为200510019579.7，专利名称为合成孔径声纳运动误差和水声信道相位误差的测量方法，以及申请号为200610125342.1，专利名称为单接收阵合成孔径声纳干涉测量方法中的波形正交方法处理。

以8个接收阵元数、双正交发射前视声纳具体说明本专利的技术方案。

如图2所示。各阵元接收的信号分别对不同的发射信号进行脉冲压缩，对于双发射阵来说，各接收阵元信号对左发射波形进行脉冲压缩，得到8个输出，然后各接收阵元信号对右发射波形进行脉冲压缩，得到8个输出，左右共16个信号。

为了保证合成接收阵的均匀性，要求相位中心均匀分布，即相邻相位中心的间隔相等。以阵的水平对称线为横坐标零点，中心水平线为坐标正方向，左发射阵相位中心横坐标为-8·d/2，右发射阵相位中心的横坐标为8·d/2，两发射阵间隔为8·d，不难看出合成接收阵满足均匀性要求，且合成阵水平对称轴与接收阵水平对称轴重合。

左发射阵和接收阵元的相位中心如图2左边8个圆圈所示，右发射阵和接收阵元的相位中心如图2右边8个圆圈所示。将左右16个脉冲压缩后的结果相位中心按位置排列，得到16个阵元的合成接收阵。这16个脉冲压缩的结果为合成接收阵16个阵元的信号。

得到16个阵元的合成接收阵信号后，按常规波束形成方法，形成多波束。

双正交发射合成接收阵的孔径是单发射的两倍，分辨率提高一倍(数值减半，数值越小分辨率越高)。接收阵孔径没有变化，发射阵孔径与接收阵基本相同。因此该技术对空间有限的场合有明显技术优势。

在满足合成接收阵均匀性要求条件下，M个正交发射前视声纳合成接收阵孔径是单发射阵接收阵孔径的M倍，而分辨率与接收阵的孔径成反比，因此分辨率提高M倍。但是接收通道数和接收阵尺寸没有增加。这是本发明的技术优势，但代价是发射系统复杂性略有增加，远比接收通道增加一倍的代价小，且接收阵孔径没有增加。

以上已经给出了8个接收阵元、双正交发射的具体实施方式，再列举两个具体实施方式。