基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109116364A(43)申请公布日2019.01.01(21)申请号201810874764.1(22)申请日2018.08.03(71)申请人中国人民解放军91388部队地址524000广东省湛江市人民大道中17号(72)发明人张学波杨沛萱谭程肖军杨博彭成屈武(74)专利代理机构广州市南锋专利事务所有限公司44228代理人李慧(51)Int.Cl.G01S15/89(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法(57)摘要本发明公开了基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，基于距离向数据分块的方法在二维频域补偿收发分置畸变相位，然后在时域重组各接收阵元的信号，在距离向频域实现信号的逆匹配处理后就能得到类似传统收发合置合成孔径声纳系统的回波数据。该方法能够快速精确地实现多接收阵元回波数据等效单阵模式的转换，转换后的信号可以作为传统距离-多普勒成像算法、线频调变标成像算法以及波数域等各种成像算法的输入。CN109116364ACN109116364A权利要求书1/2页1.基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、针对每个收、发阵元组成的子系统，沿距离维将整个测绘带划分成N个数据块；S2、针对每个子系统回波数据的所有数据块，利用对应于各数据块中心的收发分置畸变相位，在二维频域进行数据预处理操作；S3、针对每个收、发阵元组成的子系统，在二维时域依次提取相位预处理操作后的数据块，并按照顺序依次存储以重组每个子系统的信号；S4、针对各接收阵元的回波数据，在方位向上进行顺序排列，以实现多个接收阵元回波数据等效单阵信号的转换。2.根据权利要求1所述的基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，其特征在于，所述步骤S1沿距离维将整个测绘带划分成N个数据块，数据块划分的标准为单个数据块内收发分置畸变相位的误差必须小于π/4，即其中表示收发分置畸变相位；fτ、ft分别表示距离向瞬时频率和方位向多普勒频率；fc表示发射信号的中心频率；c、v分别表示水中的声速和声纳拖体速度；di表示发射阵元与第i(i∈[1,M])个接收阵元之间的距离；M表示接收阵元总数；Δr表示数据块的宽度；rc_n表示对应于第n(n∈[1,N])个数据块中心目标的距离，N为沿距离向划分的数据块总数，由整个测绘带宽度和每个数据块的宽度决定，即：其中max和min分别表示取最大值、取最小值操作；ceil表示向上取整操作。3.根据权利要求1所述基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，其特征在于，所述步骤S2二维频域内进行的数据预处理操作，针对第i个子系统，第n个数据块内的相位补偿函数为：其中P(fτ)表示发射信号的频谱；*表示复共轭操作；ft'表示与系统脉冲重复频率相关的多普勒瞬时频率。2CN109116364A权利要求书2/2页4.根据权利要求1所述基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，其特征在于，所述步骤S3在二维时域依次提取相位预处理操作后的数据块并按照顺序依次存储以重组第i个子系统的信号ssi(τ,t)，即：其中τ和t分别表示距离向快时间和方位向慢时间；针对第i(i∈[1,M])个接收阵元和发射阵元组成的子系统，其第n(n∈[1,N])个数据块经过预处理操作后用表示。5.根据权利要求1所述基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法，其特征在于，所述步骤S4将各接收阵元的回波数据在方位向上进行顺序排列，其排列方式为：其中ss(τ,t)表示将多子阵SAS系统的二维数据转化为等效收发合置SAS系统的信号；针对第z(z∈[1,Z])个脉冲，si表示对应于第i(i∈[1,M])个接收阵元回波预处理操作后的数据，这里Z表示发射的脉冲总数；针对该信号，在距离向频域进行逆匹配操作就能恢复宽频带特性。3CN109116364A说明书1/5页基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法技术领域[0001]本发明属于信号处理技术领域，特别涉及基于时域顺序排列的多子阵SAS回波信号等效单阵转换方法。背景技术[0002]针对多子阵SAS(合成孔径声纳)声纳成像来说，最直接的方法是采用传统基于收发合置模型的成像算法进行成像处理，这种方法的前提是多子阵SAS数据必须转化为类似传统收发合置SAS模型的数据。传统方法一般需要采用插值进行数据预处理操作以实现多子阵SAS回波数据等效收发合置的转换，制约了成像效率。为提高多子阵回波数据收发合置模式的转换效率，在二维频域补偿收发分置畸变相位后在时域进行顺序排列就能实现多子阵回波数据的收发