[发明专利]一种合成孔径声呐的点目标成像方法

权利要求书

1.一种合成孔径声呐的点目标成像方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：发射一个原始线性调频信号，得到一个点目标反射后的回波信号；

所述的原始线性调频信号s(t,η)：

s(t,η)＝A₀W_t[t]exp(j2πf₀t)exp(jπK_rt²)

则在(r,y)的点目标反射后的回波信号ee(t,η)为：

ee(t,η)＝A₀W_t[t-2R(η)/c]W_η(η-η_c)

×exp[j2πf₀t]exp[-j4πf₀R(η)/c]exp(jπK_r(t-2R(η)/c)²)

其中，A₀是常量，W_t、W_η是矩形函数，表示信号限制在脉宽和合成孔径长度范围内，f₀为载波频率，K_r＝B/T_r是调频率，T_r为目标的照射时间，B为信号带宽，η_c为起始方位时间，c为水声速度；R(η)是在不同方位时间η时目标到收发换能器的距离，其表达式为

其中V表示航速,t表示时间；

步骤二：对回波信号进行距离向的脉冲压缩；

将回波信号与原始发射信号进行自相关运算，得到如下所示的一个表达式：

g(t,η)＝A₁W_t[t-2R(η)]W_η(η-η_c)

×exp[j2πf₀t]exp[-j4πR(η)/λ]sinc(πK_rT_r(t-2R(η)/c))

A₁是常量，λ为水声波长；

步骤三：对距离向和方位向的解耦合，即距离徙动校正；

已知不同采样点到目标的距离表达式为：

其中，r为目标到换能器的斜距，△u代表在空间采样点到目标方位向位置的距离；当r＞＞△u时，采用菲涅尔近似对以上式子进行简化：

又根据多普勒频率表达式：

根据上述两个式子，得到：

其中，f_η表示η方位时间所对应的多普勒频率；

因此在距离多普勒域中RCM的变化量利用下式表达：

由于有时SAS系统无法满足r＞＞△u，所以最后式子转化为：

其中被称为二维徙动因子，其中V为船运行速度；

步骤四：使用时域延时相加算法进行信号处理；

假设距离向脉冲压缩后时域数据用离散形式表示为ss(n,m)，其中n和m分别代表方位向样本点和距离向样本点，那么时域延时相加算法的图像输出如下所示：

其中M_SA为方位向合成孔径的采样数目，i表示第i个虚拟孔径，△τ(i,m)代表RCM引起的时延变化：

将零点设置在中心，以零点为中心左右，两边逐项做差值，从零点的任意一侧做累加，即得到目标信息。