[发明专利]一种合成孔径声呐的点目标成像方法

说明书

本发明公开了一种合成孔径声呐的点目标成像方法，本发明先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，接着对回波信号进行距离向的脉冲压缩；再对距离向和方位向的解耦合，即距离徙动校正，最后使用时域延时相加算法进行信号处理。本发明通过改进时域延时相加中，当前像素点的延时的相加过程，来加速目标成像速度。

技术领域

本发明属于合成孔径声呐技术领域，具体涉及一种合成孔径声呐的点目标成像方法。

技术背景

地球表面有百分之七十属于海洋的范围，它为人类提供了丰富的资源，并且对环境也有着重大的影响。水声成像技术在民用方面和军事方面都有着重要的意义，那么水下成像技术就有着重要的意义。合成孔径声呐技术是一种新型的高分辨率的水声成像技术，它利用小孔径基阵沿航线匀速运动时，周期性的发行线性调频信号，将接收到的回波信号进行相干累加，形成虚拟的大孔径基阵，实现方位向的高分辨率。合成孔径声呐以其出色的工作效率和测深精度逐渐成为现代海洋监测与海底资源勘测的最有效、使用最广泛的科学工具之一。受成本和需求多样性的限制,海底地形地貌测量系统日趋小型化,但同时测绘任务对系统指标的要求却越来越高,其中最重要的指标之一是系统的空间分辨率,系统的空间分辨率分为纵向航迹向与横向分辨率垂直航迹向。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种合成孔径声呐的点目标成像方法。

本发明一种合成孔径声呐的点目标成像方法，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]sin c(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。