[发明专利]一种基于解卷积的下视合成孔径三维成像方法及系统有效

专利信息
申请号: 201910653545.5 申请日: 2019-07-19
公开(公告)号: CN110412587B 公开(公告)日: 2021-04-09
发明(设计)人: 王朋;张羽;刘纪元;黄海宁 申请(专利权)人: 中国科学院声学研究所
主分类号: G01S15/89 分类号: G01S15/89;G01S7/52
代理公司: 北京方安思达知识产权代理有限公司 11472 代理人: 陈琳琳;王宇杨
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 卷积 合成 孔径 三维 成像 方法 系统
【权利要求书】:

1.一种基于解卷积的下视合成孔径三维成像方法,该方法包括:

根据声纳系统工作参数计算声纳回波数字信号,对声纳回波数字信号进行深度向脉冲压缩处理,获得柱坐标系下的深度向压缩后信号;

对深度向压缩后信号进行时延成像处理,获得下视合成孔径三维成像结果;

对所获得的三维成像结果进行解卷积处理,获取最终的三维成像结果;

所述根据声纳系统工作参数计算声纳回波数字信号,对声纳回波数字信号进行深度向脉冲压缩处理,获得柱坐标系下的深度向压缩后信号;具体包括:

步骤1-1)下视合成孔径声纳沿y方向以速度v匀速直线航行,发射阵元的位置为(0,yT,0),yT=yR+t2r,其中,t2r表示发射阵与接收阵所在的xOz之间的距离;接收阵元的位置(xm,yR,0)为:

其中,η表示沿航向基阵运动的慢变时间,L表示接收阵孔径,1≤m≤M,M为接收阵元的总数,d为相邻接收阵元的距离;

步骤1-2)采用等效相位中心描述接收换能器阵列的位置,表示为:

计算等效的接收阵与水下三维场景中第u个目标点(xu,yu,zu)的距离Rmu

其中,1≤u≤U,U为目标的个数;

步骤1-3)第u个目标的位置从直角坐标系到柱坐标系下(θu,yu,ru)的变化关系表达式如下:

则柱坐标系下目标所在的位置坐标表示为:(rusin(θu),yu,rucos(θu));将上述表达式代入公式(3)的距离公式中,得到:

步骤1-4)下视合成孔径声纳各接收单元的时延表达式为τu=2Rmu/c;

步骤1-5)声纳发射信号采用线性调频信号为:

其中,f表示载波频率,Kr表示线性调频信号的调频率,Tr为脉冲宽度,tk表示第k个时域采样时刻;

柱坐标系下的回波信号表示为:

其中,σu为第u个目标回波信号幅度;

步骤1-6)对回波信号进行深度向脉冲压缩处理,获得深度向压缩后信号:

其中,Kr表示LFM脉冲信号的调频率;Tp表示LFM脉冲信号的脉冲宽度。

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