[发明专利]一种基于相控发射和聚束成像的水下目标探查方法

权利要求书

1.一种基于相控发射和聚束成像的水下目标探查方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

利用相控发射技术对待探查测绘带进行探测，利用俯仰向多发射阵列获取与多个子测绘带一一对应的回波信号；将回波信号从空间域分开并进行解距离模糊，得到不模糊的子测绘带；

对不模糊的子测绘带的回波信号进行成像处理，分析存在可疑目标的图像得到待精细查证的子测绘带；

对待精细查证的子测绘带进行滑动聚束合成孔径成像，即子孔径回波信号经过斜视ωk算法处理变换到子孔径回波信号的二维频域，进行方位频域Scaling和方位逆傅里叶变换得到方位数据频域，根据子孔径划分时的重叠率进行子孔径拼接得到方位全孔径数据；对方位全孔径数据去旋转和脉压得到方位全孔径脉压数据，对方位全孔径脉压数据进行方位向逆傅里叶变换得到SAS图像，以实现对水下目标的精细查证；

所述俯仰向多发射阵列为俯仰方向设置的N个天线阵元，第n个天线阵元坐标为(X₀,Y_n,Z₀)，

其中，X₀、Y₀和Z₀分别为俯仰阵列波束中心的航迹向、距离向和深度向的坐标分量，Y_n为第n个天线阵元的距离向的坐标分量，d为天线阵元的阵元间距；

第n个天线阵元接收的回波信号为：

其中，A(θ_l)为第n个天线阵元的方向性函数，θ_l为与第l个子测绘带对应的俯仰向波束中心的下视角，t_k为快时间，t_m＝kT_r，k为整数，T_r为脉冲重复周期，L为子脉冲的总个数，ΔT_l为第l个子脉冲的发射时延，R_nl(t_m)为第n个天线阵元等效相位中心与第l个子测绘带散射点的瞬时斜距，T_pl为子脉冲的时间宽度，f_c为发射载频，γ为调频率，c为光速，t为全时间。

2.根据权利要求1所述的一种基于相控发射和聚束成像的水下目标探查方法，其特征在于，将瞬时斜距R_nl(t_m)近似为：

R_nl(t_m)≈R_l(t_m)+dsinθ_l′[n-(N+1)/2]/λ

θ_l′为与第l个子测绘带散射点对应的下视角，R_l(t_m)为俯仰阵列波束中心与第l个子测绘带的瞬时斜距，λ＝c/f_c为发射波长，

对基带回波信号进行距离向匹配滤波后得到：

其中，A′(θ_l)＝A(θ_l)exp(-j2πf_cΔT_l)；

定义矩阵向量Z(l)为：

Z(l)＝{exp[-j2πdsinθ_l′(1-N)/2λ]，...，exp[-j2πdsinθ_l′(N-1)/2λ]}^T

取空域滤波的权矢量W_l＝[w_l1，...，w_ln，...w_lN]^T；

取子测绘带对应的下视角输出为1，其他模糊下视角输出为0，即

Z^T(l)W_l＝H_l，l＝1…L

其中，H_l＝[h₁，...，h_L]^T，h_l＝1，h_i≠l＝0；

在t_m＝MT_r时刻，满足：

求解权矢量W_l解模糊得到不模糊的子测绘带回波信号为：

i为子孔径回波信号，M为形成波束的个数。