适用于条带式合成孔径声呐对场景目标成像的自聚焦方法技术

本发明专利技术涉及适用于条带式合成孔径声呐对场景目标成像的自聚焦方法，包括：得到粗聚焦后的图像数据；在距离向和方位向上进行分块，得到分块单元；选取强散射点；将强散射点圆移居中后进行加窗，再跟方位向的参考LFM信号卷积，得到强散射点在方位压缩前的信号形式；从所选择的强散射点目标原来的位置向两边各截取半个合成孔径长度并做解斜处理，得到强散射点的解斜处理结果；得到各强散射点处的相位误差的梯度，对各强散射点处的相位误差的梯度进行求和，得到对应的方位向的相位误差；利用方位向的相位误差进行一次补偿再聚焦成像；判断当前是否满足迭代终止条件，若不满足，重新执行之前步骤，否则，结束迭代操作，得到最终的成像结果。

Autofocus method for scene target imaging using strip synthetic aperture sonar

The present invention relates to a suitable stripmap synthetic aperture sonar for scene target imaging autofocus method, including: image data after the coarse focusing; in the distance and azimuth on the block, get the block unit; selection of strong scattering points; strong scattering points in middle circle moving window, then with the azimuth reference LFM signal convolution, strong scattering points in the signal form before azimuth compression; strong scattering from target selection to the original position on both sides of the intercepting half synthetic aperture length and skew, strong scattering points of skew results; gradient phase error of the strong scattering point, gradient phase error of the strong scattering point of the sum, get to the corresponding phase error range; a compensation and phase error of azimuth focusing imaging using the current judgment; If the iteration termination condition is satisfied, if not satisfied, the steps before re executing, otherwise, the iterative operation is terminated, and the final imaging results are obtained.

【技术实现步骤摘要】
适用于条带式合成孔径声呐对场景目标成像的自聚焦方法
本专利技术涉及合成孔径成像系统运动误差估计和补偿领域，特别涉及一种适用于条带式合成孔径声呐(syntheticaperturesonar，SAS)对场景目标成像的自聚焦方法。
技术介绍
合成孔径声呐是一种水下高分辨率的成像设备，其合成孔径成像可以看成方位向的一维全息过程，一个理想点目标的回波在方位向上的波形也是线性调频(LFM)信号；SAS的方位向的波束锐化和高分辨率可以看作对这个方位向的回波多普勒信号进行脉冲压缩的结果。在合成孔径声呐成像过程中，会受到载体随机振动和不规则运动、声波传播媒介不稳定等难以避免的因素的干扰，使得在接收信号的方位向相位中叠加进入了未知的相位误差。其中部分误差可以通过各种运动补偿方法进行修正，但仍然会有相当部分的残余相位误差的存在，使得最终的成像结果在方位向产生散焦和模糊。为了克服上述问题，本领域技术人员提出可以用图像自聚焦方法估计出接收的回波信号中的残余相位误差，然后对回波信号进行相应的相位补偿之后再成像，从而使方位向分辨率得到一定程度的改进，同时可以降低对高精度的运动传感器设备的依赖。现有技术中最为常见本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于条带式合成孔径声呐对场景目标成像的自聚焦方法，包括：步骤1)、采用CS成像算法对合成孔径声呐所接收到的原始回波数据进行处理，得到粗聚焦后的图像数据；步骤2)、将粗聚焦后的图像数据在距离向和方位向上进行分块，得到分块单元；其中，在分块时保证各个分块单元内相位误差的空变性尽量小；步骤3)、在步骤2)所得到的经过分块的图像数据所在图像域中选取强散射点；步骤4)、通过圆移操作使得步骤3)所选取的强散射点居中，然后进行加窗，加窗后再跟方位向的参考LFM信号卷积，从而得到所述强散射点在方位压缩前的信号形式；步骤5)、在步骤4)所得到的各强散射点在方位压缩前的信号形式中，从各强散射点目标原来的位置...

【技术特征摘要】
1.一种适用于条带式合成孔径声呐对场景目标成像的自聚焦方法，包括：步骤1)、采用CS成像算法对合成孔径声呐所接收到的原始回波数据进行处理，得到粗聚焦后的图像数据；步骤2)、将粗聚焦后的图像数据在距离向和方位向上进行分块，得到分块单元；其中，在分块时保证各个分块单元内相位误差的空变性尽量小；步骤3)、在步骤2)所得到的经过分块的图像数据所在图像域中选取强散射点；步骤4)、通过圆移操作使得步骤3)所选取的强散射点居中，然后进行加窗，加窗后再跟方位向的参考LFM信号卷积，从而得到所述强散射点在方位压缩前的信号形式；步骤5)、在步骤4)所得到的各强散射点在方位压缩前的信号形式中，从各强散射点目标原来的位置向两边各截取半个合成孔径长度并做解斜处理，进而得到所选择的各强散射点的解斜处理结果；步骤6)、基于步骤5)所得到的各强散射点的解斜处理结果，采用相位误差梯度的最大似然估计式对相位误差的梯度进行计算，得到该强散射点处的相位误差的梯度，然后对各强散射点处的相位误差的梯度进行求和，从而得到相应的方位向的相位误差；步骤7)、利用步骤6)估计得到的方位向的相位误差进行一次补偿再聚焦成像；步骤8)、判断当前是否满足迭代终止条件，若不满足，重新执行步骤2)，否则，结束迭代操作，得到最终的成像结果。2.根据权利要求1所述的适用于条带式合成孔径声呐对场景目标成像的自聚焦方法，其特征在于，在所述的步骤3)中，对一个分块单元选取强散射点包括：步骤3-1)、对点扩展函数的宽度进行估计；该步骤进一步包括：首先，求出步骤2)所得到的分块单元内的数据幅度的算术平均值；然后对所述分块单元内最大值点的方位向位置进行记录；接着在最大值位置的两边分别找到首个幅度低于算术平均值的图像点sl和s2，两者的间隔作为点扩展函数的宽度；步骤3-2)、由所处理区域内的图像数据幅度计算幅度阈值Ath；步骤3-3)、统计sl和s2两点外幅度值超过幅度阈值Ath的像素个数，当其占统计样本总数的比例低于P0时，判定此点是孤立的散射点，将所述孤立的散射点作为所要选取的强散射点；否则属于非孤立的散射点，不作为备选点。3.根据权利要求2所述的适用于条...

【专利技术属性】
技术研发人员：段江涛，黄勇，刘纪元，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11