[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

说明书

本发明基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像算法，获取N个子阵的回波，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；对各子阵的方位向波数谱进行延展；矫正各个子阵的方位向时间偏移；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；基于非均匀傅里叶变换进行Stolt映射及距离向IFFT；将所得结果数据进行相干叠加；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。本发明构建了多接收子阵SAS在非停走停假设下几何模型，适用于多接收子阵SAS成像的精确的二维波数谱解析解，通过仿真实验和湖试数据成像结果验证了其正确性和有效性。

技术领域

本发明属于成像算法技术领域，具体涉及一种基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像算法。

背景技术

一般来说，合成孔径声纳(SAS，Synthetic Aperture Sonar)采用多个接收子阵以提高测绘速率，通过增加发射阵元的数量来提高探测距离。多接收子阵SAS在提高测绘速率时，由于平台运动速度增大，而水声的传播速度较低，使得采用偏置相位中心(DPC，Displaced Phase Center)近似将收发分置模式下的回波数据转化为收发合置模式下的回波进行处理时，需要在非停走停假设下予以重新考虑。针对这一问题，对非停走停假设下的DPC近似乘以一个相位项来补偿DPC近似引入的误差，但在方位高分辨率的要求下该方法仍不能满足需要。可以在非停走停模式下通过等效的基线长度对DPC模型进行修正，但该方法对近距离的目标成像时有一定的散焦问题。近年来双基地合成孔径雷达(Bistatic SAR)回波的二维频谱计算取得了较大的进展，采用瞬时多普勒波数(IDW，Instantaneous Dopplerwavenumber)和半双基地角(Half Quasi-Bistatic Angle，HQBA)得到了回波的二维波数谱，在顺轨Bistatic SAR几何模型下得到了二维波数谱中HQBA的精确解析解，并分别采用ωk算法(ωkA，ωk Algorithm)和距离多普勒算法(RDA，Range Doppler Algorithm)对仿真数据进行了成像。经比较，该方法得到的解析解在一定条件下优于LBF(Loffeld’sBistatic Formula)方法、MSR(Method of Series Reversion)方法以及DMO(Dip MoveOut)方法得到的解。以上二维波数谱解析解都是对Bistatic SAR而言的，由于较低的声速、较高的相对带宽等问题使得SAS的处理过程实际上有别于SAR，目前已有借鉴双基地雷达的二维频谱的解析解并利用MSR方法，采用方位谱扩展的RDA算法进行成像的方法，但是该算法仅适用于窄带、窄测绘带等条件下。

发明内容：

为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像算法。

为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：

基于解析解及NUFFT的多子阵合成孔径声纳ωk成像算法：

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映射及距离向IFFT；

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。