合成孔径三维声成像方法

摘要

本发明涉及一种合成孔径三维声成像方法，主要包括以下步骤：(1)二维合成孔径声纳成像处理：对应于多排声学基阵分别进行上述处理，得到多幅高分辨力的在运动方向和斜距方向上的二维复图像；(2)宽带信号复相关处理测相位差的信号处理：(3)分裂阵相干测高：通过两排阵列信号的相位差测量得到声程差，求解回波方位角θ，从而计算出目标高度(深度)。本发明的有益的效果是：利用合成孔径处理方法实现运动方向的方位高分辨力，利用超宽频带信号的时间压缩处理方法实现旁视方向的距离高分辨力，利用宽带信号分裂阵相干测高处理方法实现垂直方向上的高度分辨，并采用发射宽频带的编码脉冲串信号来提高测量的统计精度。

主权项

1、一种合成孔径三维声成像方法，其特征在于：主要包括以下步骤：(1)、二维合成孔径声纳成像处理：(1.1)、利用传感器数据对声学基阵接收的宽带信号进行运动姿态校准，采用可选的自聚焦算法，进一步实现运动误差补偿处理；(1.2)、采用拷贝相关处理方法，进行宽带信号的脉冲压缩处理；(1.3)、采用可选的合成孔径图像重构算法，进行多阵元合成孔径处理；对应于多排声学基阵分别进行上述处理，得到多幅高分辨力的在运动方向和斜距方向上的二维复图像；(2)、宽带信号复相关处理测相位差的信号处理：(2.1)、在一次发射期间，上下两排声学基阵的多阵元合成孔径处理输出的复图像本质上是两个宽带解析信号和直接作复互相关处理， $r\left(i\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\hat{x}}_1{\left(n\right)}^{*}\times {\hat{x}}_2(n+i)----\left(1\right)$式中n表示解析信号的样本序列，^*表示复共轭，i为两信号之间的整数样本延时；(2.2)、通过估计其输出r(i)的复数相位值，得到宽带解析信号和相位差： $\phi \left(i\right)={\mathrm{tg}}^{-1}\left[\frac{\mathrm{Im}\left(r\left(i\right)\right)}{\mathrm{Re}\left(r\left(i\right)\right)}\right]----\left(2\right)$其中φ(i)的取值范围是[-π，π]；(2.3)、通过采用三排阵元实现相位去模糊处理，在偏离声学基阵法线方向较大的波束照射区域，测量上、下排声学基阵分别与中间排声学基阵的相对相位差，(2.4)、通过发射宽频带的编码脉冲串信号得到独立的多次相位差测量值，进行统计平均；(3)、分裂阵相干测高：通过两排阵列信号的相位差测量得到声程差，(r2-r1)＝Cτ＝ΔΦ*λ/2π (4)式中，C为声速，ΔΦ为两排阵列信号的相位差；由(r2-r1)≈L*sin(θ)，求解回波方位角θ，从而计算出目标高度(深度)， (H-h)＝r*cos(θ+90-α)(5)。