[发明专利]基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像算法

权利要求书

1.基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像方法，其特征在于：

步骤1，获取N个子阵的回波；

步骤2，对单个子阵的回波数据进行二维快速傅立叶变换，将回波数据变换到二维波数域，并求解单个子阵回波的二维波数谱解析解；

步骤3，对各子阵的方位向波数谱进行延展；

步骤4，矫正各个子阵的方位向时间偏移；

步骤5，消除数据基线长度对二维波数谱的影响，同时完成参考函数相乘和距离向脉冲压缩；

步骤6，基于非均匀傅里叶变换进行Stolt映射；

步骤7，将步骤6所得结果数据进行相干叠加；

步骤8，对叠加后的距离多普勒域中的数据进行方位向的IFFT实现成像；

所述步骤1获取的第i个子阵的回波为

s_i(τ,η)＝A₀w_r(τ-R_i/c)w_a(η)exp{-j2πf₀R_i/c}exp{jπμ(τ-R_i/c)²}

其中，i＝1,2,3……N，A₀为常数，w_r(·)为距离向包络，w_a(×)为方位向包络，τ为快时间，R_i为发射阵发射脉冲到达接收子阵i时历经的距离，c为声速，η为慢时间，f₀为发射的线性调频信号的载波频率，μ为线性调频信号的调频率；在非停走停假设下，其中x_T为发射阵发射时刻所在的方位位置，x_p为目标方位位置，r为目标零多普勒距离；Δd_i为发射阵相位中心与第i个接收子阵相位中心的距离，V为合成孔径声纳运动速度，τ_i^*为非停走停假设下发射阵发射的信号到达第i个接收子阵时历经的时间，

2.根据权利要求1所述的基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像方法，其特征在于，所述步骤2中第i个子阵的回波的二维波数谱解析解为：

其中，f_τ为发射信号基带频率，f₀为发射信号载频，c为波速，f_a为方位向多普勒频率，μ为发射信号调频率，W_r(k_r)表示发射信号谱包络形状，W_a(k_x)表示方位谱包络形状，A为常量，R_B为目标的零多普勒距离，X_n为目标方位向位置，β₀是收发分置半角β在发射波束中心扫过条带区域中心点目标时的接收子阵的数据基线长度h_ic和条带区域中心距离R_B＝R_Bc时的值，收发分置半角β的解析解为

其中h_i为子阵i的数据基线长度。

3.根据权利要求2所述的基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像方法，其特征在于，所述步骤3，对方位向波数谱进行复制延展得到：

其中，K_{x_M}为方位频谱延展后的方位向波数，方位频谱延展的倍数为不小于由方位向多普勒带宽与脉冲重复频率的比值的整数。

4.根据权利要求3所述的基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像方法，其特征在于，所述步骤4，矫正各个子阵的方位向时间轴的方法包括：

将步骤4所得结果乘以将各个子阵的方位向时间校正到设定的方位向0时刻，校正后回波的二维波数谱解析解为

5.根据权利要求4所述的基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像方法，其特征在于，所述步骤5，消除数据基线长度对二维波数谱的影响，同时完成参考函数相乘和距离向脉冲压缩的方法包括：

将步骤4所得结果乘以

得到回波的二维波数谱解析解为