[发明专利]基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法

说明书

本发明公开了基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，基于距离向数据分块的方法在二维频域补偿收发分置畸变相位，然后在时域重组各接收阵元的信号，在距离向频域实现信号的逆匹配处理后就能得到类似传统收发合置合成孔径声纳系统的回波数据。该方法能够快速精确地实现多接收阵元回波数据等效单阵模式的转换，转换后的信号可以作为传统距离‑多普勒成像算法、线频调变标成像算法以及波数域等各种成像算法的输入。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法。

背景技术

针对多子阵SAS(合成孔径声纳)声纳成像来说，最直接的方法是采用传统基于收发合置模型的成像算法进行成像处理，这种方法的前提是多子阵SAS数据必须转化为类似传统收发合置SAS模型的数据。传统方法一般需要采用插值进行数据预处理操作以实现多子阵SAS回波数据等效收发合置的转换，制约了成像效率。为提高多子阵回波数据收发合置模式的转换效率，在二维频域补偿收发分置畸变相位后在时域进行顺序排列就能实现多子阵回波数据的收发合置转换。

发明内容

本发明目的在于解决多子阵SAS数据的等效收发合置转换，提供基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，包括以下步骤：

S1、针对每个收、发阵元组成的子系统，沿距离维将整个测绘带划分成N个数据块；

S2、针对每个子系统回波数据的所有数据块，利用对应于各数据块中心的收发分置畸变相位，在二维频域进行数据预处理操作；

S3、针对每个收、发阵元组成的子系统，在时域依次提取相位预处理操作后的数据块，并按照顺序依次存储以重组每个子系统的信号；

S4、对各接收阵元的回波数据在方位向上进行顺序排列，就可以实现多接收阵元回波数据等效单阵信号的转换。

作为本发明一个优选的技术方案，所述步骤S1沿距离维将整个测绘带划分成N个数据块，其表达式为：

其中max和min分别表示取最大值、取最小值操作；ceil表示向上取整操作；△r表示数据块宽度，其满足如下条件：单个数据块内收发分置畸变相位的误差须小于π/4，即：

其中表示收发分置畸变相位；r_{c_n}表示第n个数据块中心的距离；f_τ、f_t分表表示距离向瞬时频率和方位向多普勒频率；f_c表示发射信号的中心频率；c、v分别表示水声声速和声纳拖体速度；d_i表示发射阵元与第i(i∈[1,M])个接收阵元之间的距离；M表示接收阵元数。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述步骤S2针对每个子系统利用对应于各数据块中心的收发分置畸变相位在二维频域进行数据预处理操作，其相位补偿函数为：

其中P(f_τ)表示发射信号频谱；*表示复共轭操作；f_t'表示与系统脉冲重复频率相关的多普勒频率。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述步骤S3在时域依次提取相位预处理操作后的数据块并按照顺序依次存储以重组每个子系统的信号ssⁱ(τ,t)，即：

其中表示针对第i(i∈[1,M])个接收阵元和发射阵元组成子系统的数据，存储的第n(n∈[1,N])个相位预处理操作后的数据块。