[发明专利]一种基于无人平台图像声纳的圆弧阵波束形成方法

说明书

本发明涉及高频多波束声纳信号处理技术领域，具体涉及一种基于无人平台图像声纳的圆弧阵波束形成方法，包括如下步骤：步骤一：确定参与波束形成的最佳弧长；步骤二：圆弧阵超波束形成；圆弧阵超波束形成是在常规圆阵波束形成基础上，结合超波束形成算法；步骤三：旋转圆弧基元；判断波束形成是否覆盖整个工作扇面，若不是，则依次旋转参与波束形成的基元数，直至覆盖整个工作扇面；例如，1‑90号基元形成‑180度上的波束形成，2‑91号基元形成‑179度上的波束形成。步骤四：声图成像；圆弧阵超波束形成能够同时降低主瓣宽度和旁瓣大小，从而提高目标检测识别性能。且本技术算法简单，便于工程小型化实施，降低设备规模，适用于无人平台。

技术领域

本发明涉及高频多波束声纳信号处理技术领域，具体涉及一种基于无人平台图像声纳的圆弧阵波束形成方法。

背景技术

高频多波束声纳是目前海洋目标探测尤其是小目标探测的重要仪器，主要应用于海洋中近距离目标的识别分类与确认，因此需要高分辨率声图。目前，越来越多的UUV、USV应用于海洋探测，都需要声纳能自主识别目标。

为了提高目标检测识别的准确率，声纳图像则更需要提高信噪比且提高分辨率而实际工程中由于声基阵尺寸等原因限制，往往只能利用圆弧阵来满足大开角扇面，从而限制了声源级和接收波束宽度，导致回波信噪比较低，成像质量差，不利于目标检测。因此，需要后续处理能提高波束分辨率且降低旁瓣，从而利于目标检测识别，提高准确率。目前的高分辨率波束形成有很多，如MVDR等。这些波束形成虽可提高波束分辨率，但计算复杂，有的不适用于圆弧阵，不利于工程小型化实施，无法适用于无人平台。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于无人平台图像声纳的圆弧阵波束形成方法，圆弧阵超波束形成能够同时降低主瓣宽度和旁瓣大小，从而提高目标检测识别性能。且本技术算法简单，便于工程小型化实施，降低设备规模，适用于无人平台。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于无人平台图像声纳的圆弧阵波束形成方法，包括如下步骤：

步骤一：确定参与波束形成的最佳弧长；

步骤二：圆弧阵超波束形成；

圆弧阵超波束形成是在常规圆阵波束形成基础上，结合超波束形成算法；

步骤三：旋转圆弧基元；

判断波束形成是否覆盖整个工作扇面，若不是，则依次旋转参与波束形成的基元数，直至覆盖整个工作扇面；例如，1-90号基元形成-180度上的波束形成，2-91号基元形成-179度上的波束形成。

步骤四：声图成像；

将整个工作扇面内预形成的波束结果输出送至图像处理模块，经过抽取滤波处理，最终在显控上显示声图成像。

优选的，所述步骤一中，在确定最佳弧长所对应的基元数参加波束形成时，还应综合考虑基元开角、所需波束宽度和主旁瓣比等要求。

优选的，所述步骤一中，经过计算仿真，一般选取选取四分之一至三分之一弧长为最佳弧长。

优选的，选取四分之一弧长为最佳弧长进行波束形成。

优选的，所述步骤二中，所述超波束形成算法在进行处理时，包括如下内容：

将接收线阵均等分为左、右两个子阵，左、右子阵分别按照常规圆弧阵波束形成方法进行波束形成，得到和波束S_L和差波束S_R，根据超波束算法的定义，

和波束S_S＝|S_L|+|S_R| (6-1)