[发明专利]一种基于DAMAS2的稀疏布阵高分辨三维声成像方法及系统

权利要求书

1.一种基于DAMAS2的稀疏布阵高分辨三维声成像方法，所述方法包括：

步骤1)对基于稀疏布阵的三维成像声纳的原始回波信号，进行波束形成计算，得到波束能量结果；

步骤2)基于接收换能器阵列波束响应，计算得到波数域波束方向图；

步骤3)根据散射点分布函数估计结果，计算目标散射点分布函数的波束域形式；并结合波数域波束方向图，计算得到波束输出能量的估计结果；

步骤4)对波束输出能量的估计结果与波束能量结果进行收敛判断，当不满足收敛条件时，应用非正定判定准则对散射点分布函数估计结果进行修正，并转入步骤3)，直到满足收敛条件，得到此时的散射点分布函数估计结果；

步骤5)对散射点分布函数的估计结果进行滤波、插值和平滑处理得到三维声图像数据。

2.根据权利要求1所述的基于DAMAS2的稀疏布阵高分辨三维声成像方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

对接收平面阵阵元数为M×N接收平面阵，任意稀疏布阵，得到目标散射点回波信号s_m,n(t)：

其中，A_i表示散射点幅度值；n(t)表示噪声信号，q(t)表示发射的脉冲信号，经过水声信道传播后获得的信号为q(t-τ_i,m,n)，τ_i,m,n表示信号双程传播时延：

其中，r_i为第i个目标散射点与坐标原点之间的距离，1≤i≤P，P为目标的个数，v为第(m,n)个接收阵元的坐标表示，v＝(x_m,y_n,0)，c为水中声速，u_i为第i个目标散射点的单位方向矢量：

其中，第i目标个散射点的方位角α_i，为单位方向矢量u_i与其在yoz平面上的投影之间的夹角，第i个目标散射点的俯仰角β_i，为u_i与其在xoz平面上的投影之间的夹角；

对目标散射点回波信号进行波束形成计算，得到波束形成结果B(r₀,f,u_a,u_e)：

其中，r₀表示波束形成聚焦距离，f表示发射信号中心频率，u_a＝sinθ_ap表示方位向波束方向的正弦值，u_e＝sinθ_eq表示俯仰向波束方向的正弦值，(θ_ap,θ_eq)表示第(p,q)波束对应的导向方向，S_m,n(f)表示通过目标散射后第(m,n)个接收阵元频域回波信号的矩阵形式，τ(r₀,m,n,u_a,u_e)表示第(m,n)个接收阵元的第(p,q)波束对应的时延表达式：

其中，r₀表示波束形成聚焦距离；

根据波束形成结果计算得到波束能量结果I(r₀,u_a,u_e)：

3.根据权利要求2所述的基于DAMAS2的稀疏布阵高分辨三维声成像方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

计算接收换能器阵列波束响应BP_sparse(f,u_a,u_e)为：

基于接收换能器阵列波束响应，计算波束方向图结果IP(f,u_a,u_e)：

基于波束方向图结果计算得到波数域波束方向图F_IP(k_a,k_e)：

其中，表示二维快速傅里叶变换。