一种基于解卷积的声纳高分辨低旁瓣二维成像方法技术

本发明专利技术中针对使用线性调频信号作为发射信号、使用直线阵进行回波接收和处理的传统声纳成像方法，使用传统的脉冲压缩处理和常规波束形成获得声纳二维成像的原始输出结果。根据该接收直线阵的常规波束图设计角度维点扩散函数，根据该线性调频信号的自相关函数构建距离维点扩散函数，利用Richardson‑Lucy算法和所构建的点扩散函数分别在角度维和距离维对原始输出结果进行解卷积处理，获得高分辨、低旁瓣二维成像结果。与传统声纳成像方法相比，本发明专利技术所提基于解卷积的成像方法可显著提高角度分辨率和距离分辨率，降低角度维和距离维旁瓣，同时在阵列流形和信道畸变误差存在时获得较高的稳健性。

A high resolution and low sidelobe 2D imaging method based on deconvolution

【技术实现步骤摘要】
一种基于解卷积的声纳高分辨低旁瓣二维成像方法
本专利技术属于声纳成像领域，特别涉及一种基于解卷积的声纳高分辨低旁瓣二维成像方法。
技术介绍
在水下声成像领域，传统二维成像声纳使用单个发射换能器发射线性调频(LFM:linearfrequencymodulation)信号，在接收端使用均匀直线阵(ULA:uniformlineararray)采集并处理回波获得目标区域的二维图像(SuttonJL,Underwateracousticimaging,ProceedingsoftheIEEE,1979；67(4):554-566.)。为了获得较好的稳健性，传统处理方法主要使用常规波束形成(CBF:conventionalbeamforming)和匹配滤波(MF:matchedfiltering)处理。但是，由于阵列孔径和系统瞬时带宽限制，采用常规波束形成和匹配滤波处理难以获得较高的角度和距离分辨率。尽管采用自适应波束形成可以在一定程度上改善角度分辨率(BlombergAEA,NilsenC-IC,AustengA,etal,“Adaptivesona本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于解卷积的声纳高分辨低旁瓣二维成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对二维成像声纳进行处理，获得解卷积处理的原始输入数据，包括以下子步骤：/n子步骤一：设二维成像声纳采用线性调频脉冲作为发射信号，使用N元(N＝8，9，10，……256且N为整数)均匀接收阵接收回波；其中N元接收ULA的阵元间距为d＝λ/2，λ为阵列设计频率f

【技术特征摘要】
1.一种基于解卷积的声纳高分辨低旁瓣二维成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对二维成像声纳进行处理，获得解卷积处理的原始输入数据，包括以下子步骤：
子步骤一：设二维成像声纳采用线性调频脉冲作为发射信号，使用N元(N＝8，9，10，……256且N为整数)均匀接收阵接收回波；其中N元接收ULA的阵元间距为d＝λ/2，λ为阵列设计频率f0对应的半波长；
子步骤二：N元接收ULA中第n(n＝1,2,…,N)个接收水听器上的接收回波xn(t)为



其中，t表示时间，σp是第p(p＝1,2,…,P)个散射点的散射强度，是从坐标原点到第p个散射点的时间延迟，j表示虚部，是第n个接收水听器上的相位延迟，表示为：



θp是第p个散射点的角度；
子步骤三：对子步骤二得到的接收回波使用发射LFM信号的拷贝进行匹配滤波，得到N个匹配滤波输出：



其中



表示发射LFM信号的自相关函数；
所用的发射LFM信号：



T是信号脉宽，B是信号带宽，rect(t/T)表示矩形脉冲；
子步骤四：对子步骤三中的N个匹配滤波输出使用常规波束形成进行多波束处理，获得波束形成输出B(t,θ)



其中表示第n个匹配滤波输出上的加权系数，[]c表示取共轭，θ为波束扫描角度。波束输出B(t,θ)中，时间t的取值范围是t＝[t1,t2,…,tL]，扫描角度θ的取值范围是θ＝[θ1,θ2,…,θQ]；
子步骤五：对波束形成输出B(t,θ)取绝对值，获得解卷积处理的原始输入数据：

其中，是二维迪拉克函数，其反映了目标中第p个散射点...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄厚，孙超，樊嘉豪，杨益新，卓颉，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61