[发明专利]一种侧扫声纳的姿态稳定方法

权利要求书

1.一种侧扫声纳的姿态稳定方法，所述方法包括：

步骤1)设置多基元传感器阵列，单独采集每一独立基元传感器的信号，计算每一基元传感器接收到信号与参考基元接收到信号之间的时间差，得到与目标距离阵列的距离和目标入射角度有关的声纳信号的导向矢量；

步骤2)在声图坐标系内根据声纳信号的导向矢量建立波束域信号模型；

步骤3)当声纳载体姿态变化时，利用多基元传感器阵列，逐像素点聚焦完成测量点不变的扫描探测；确定测量点在所述声图坐标系的新坐标，将新坐标输入所述波束域信号模型，得到声图坐标系无失真的化成图；

所述步骤3)具体包括：

当载体发生艏摇时，存在艏摇角通过重新对焦，完成测量点不变的探测，反映在声图上测量点信号导向角θ_s发生变化，新的导向角θ′_s为：

在声图坐标系内，将新的导向角θ′_s为导向角输入所述波束域信号模型，得到声图信号的无失真的化成图；

当载体发生横滚时，存在横摇角α，通过重新对焦，完成测量点不变的探测；在声图上测量点信号x轴的原始坐标x(t)发生变化，新坐标为x′(t)为：

其中，t为时间，H为声纳距海底高度；在声图坐标系内，以新坐标x′(t)为x轴的坐标输入所述波束域信号模型，得到声图信号的无失真的化成图；

当载体发生纵倾时，存在纵摇角β，通过重新对焦，完成测量点不变的探测；在声图上，测量点在y轴上的原始坐标为0，新坐标为y′(t)：

y′(t)＝H·tg(β) (8)

在声图坐标系内，以新坐标y′(t)为y轴的坐标输入所述波束域信号模型，得到声图信号的无失真的化成图。

2.根据权利要求1所述的侧扫声纳的姿态稳定方法，其特征在于，所述多基元传感器阵列呈线性排布。

3.根据权利要求2所述的侧扫声纳的姿态稳定方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

步骤1-1)设置多基元传感器阵列，单独采集每一独立基元的信号；

步骤1-2)以第1个基元为参考基元，每个基元之间的距离为d，第n个基元与参考基元之间的距离为x_n：

x_n＝(n-1)d (3)

其中，n＝2，3，…，N；

步骤1-3)第n个基元与测量点之间的距离为：

其中，θ_s为导向角，r_s为参考基元到测量点之间的实际距离；

步骤1-4)每一个基元接收到信号时间与参考基元接收到信号之间的时间差为：

c为声速；

步骤1-5)计算声纳信号的导向矢量a为：

f₀为系统工作频率。

4.根据权利要求3所述的侧扫声纳的姿态稳定方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)建立声图坐标系，以载体所在的平面为XOY平面，垂直于载体所在的平面为XOZ平面，在XOZ平面分别有Z轴和X轴，载体航行方向为Y轴正向，满足右手法则；

步骤2-2)将所述声纳信号的导向矢量在所述声图坐标系内建立波束域信号模型X(t)：

X(t)＝aS(t)+N(t) (1)

其中，S(t)为信号的复包络，为CW信号或chirp信号，N(t)为噪声和干扰信号，t为时间变量。

5.根据权利要求4所述的侧扫声纳的姿态稳定方法，其特征在于，所述步骤3)的声纳载体姿态变化具体包括载体艏摇、载体纵倾和载体横滚。