【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于条带式合成孔径声纳成像，具体涉及一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法。
技术介绍
1、大斜视合成孔径成像由于能够提前观察到航迹前方的目标区域，具有较大的应用价值。由于ωka是一种真正意义上的宽带、宽波束和大斜视成像算法，因此有必要在大斜视宽带条件下针对sas(sas,synthetic aperture sonar)开展ωka研究。为研究较小的声速在大斜视宽带sas系统中带来的影响，本专利技术建立了大斜视宽带sas回波信号伸缩模型并推导了相应的距离向多普勒频移模型，提出了适用于大斜视宽带收发合置sas回波信号的ωka，实测数据试验验证了算法的正确性与有效性。
技术实现思路
0、
技术实现思路
：
1、为了克服上述
技术介绍
的缺陷，本专利技术提供一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，提高距离测量精度。
2、为了解决上述技术问题本专利技术的所采用的技术方案为：
3、一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，包括：
4、步骤1，根据回波信号伸缩模型，获取回波信号，对回波信号进行距离向多普勒频移校正；
5、步骤2，对步骤1所得的经过距离向多普勒频移校正的回波信号进行二维傅里叶变换；
6、步骤3，将步骤2所得结果方位频谱多普勒中心居中；
7、步骤4，将步骤3所得结果进行参考函数相乘并进行距离向脉冲压缩得到二维波数谱；>
8、步骤5，对步骤4所得的二维波数谱在考虑多普勒中心偏移情况下进行stolt映射；
9、步骤6，对步骤5所得stolt映射后的二维谱进行方位坐标和参考距离校正；
10、步骤7，对步骤6所得校正后的二维谱进行二维傅立叶逆变换，得到成像结果。
11、较佳地，步骤1进行多普勒频移校正的校正函数为
12、h1＝exp{-j2πfd0cτ}
13、校正函数相乘后得到
14、
15、其中，j为任意的单位虚数，rect(·)为窗函数，τ为快时间，tr为发射脉冲宽度多普勒伸缩因子α＝(c+υi)/(c-υi)，c为声速，υi为合成孔径区间内条带式合成孔径声纳与目标的径向运动速度，υi＝v sinθr，i，v为声纳沿x轴正方向航行速度，θr,i为发射位置与目标的瞬时斜视角，声纳到目标点p的瞬时斜距为θr,c为发射波束中心斜视角，r0为条带区域中心点目标p与声纳航迹最近距离，wa(·)为方位向窗函数，ta为目标p的合成孔径时间，η为慢时间，ηc为波束中心扫过目标时刻，fd0＝f0(α-1)，f0为载波频率，μ为线性调频信号的调频率，br为发射信号带宽，fτ为距离向基带频率，fd0c为多普勒中心频率，fd0c＝2v sinθr，cf0/c，fη为方位向多普勒频率，fηc为方位向多普勒中心频率，wa(·)为方位谱窗函数。
16、较佳地，步骤2进行二维傅里叶变换后得到的二维频域的回波信号
17、
18、其中，br为发射信号带宽，fτ为距离向基带频率，fη为方位向多普勒频率，fηc为方位向多普勒中心频率。
19、较佳地，将步骤3所得结果根据相对多普勒中心频将方位向频谱进行交换搬移。方位向频谱多普勒中心居中后所在方位频率区间为
20、[fηc-fa/2，fηc+fa/2]
21、其中，fa为方位向采样率。
22、较佳地，步骤4，参考函数表示为
23、
24、参考函数相乘并进行距离向脉冲压缩后的二维波数谱
25、
26、其中，rref为条带区域中心点的零多普勒参考距离。
27、较佳地，步骤5，对步骤4所得的二维波数谱进行stolt映射包括：用stolt映射公式
28、
29、进行stolt映射，得到stolt映射后的二维波数谱
30、
31、其中，fτ′为映射后的距离向频率。
32、较佳地，步骤6对步骤5所得stolt映射后的二维谱进行校正具体包括方位校正和参考距离校正，
33、进行方位校正时使用的方位坐标校正函数为
34、
35、进行方位校正后的二维谱为
36、
37、进行参考距离校正时使用的校正函数为
38、
39、进行参考距离校正后的二维谱为
40、
41、较佳地，对步骤6所得的校正后的二维谱进行二维傅立叶逆换，逆变换的结果可表示为
42、
43、其中a1为二维傅立叶逆变换后的常数项，ba＝0.886·2vcosθr，c/la为多普勒频带宽度，la为发射阵方位向孔径。
44、较佳地，步骤6进行二维傅立叶逆变换之后，还包括经过二维傅里叶逆变换之后还包括目标完成聚焦，方位向分辨率为la/(0.886·2cosθr，c)。
45、本专利技术的有益效果在于：针对大斜视宽带条带式合成孔径声纳成像问题，建立了回波信号伸缩模型并推导了距离向多普勒频移模型，在该模型下提出了一种适用于宽带大斜视条件下的ωka，并通过实测数据验证了本算法的正确性和有效性。结果表明距离向多普勒频移对ωka成像质量的影响很小，而主要影响目标成像后与真实位置的偏差大小。对于sas系统来说，由于目前探测距离一般在百米量级，即使在较大的斜视角下，使用ωka进行成像后距离向多普勒频移引入的成像位置偏差一般在厘米量级，因此可忽略其带来的影响。但是在需要精密定位的时，如需要将距离位置定位到定位到厘米以下量级时，本算法在宽带大斜视条件下可以有效的消除由于回波信号伸缩带来的测距误差，提高距离测量精度。
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1.一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，所述步骤2进行二维傅里叶变换后得到的二维频域的回波信号
4.根据权利要求3所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于：将所述步骤3所得结果根据相对多普勒中心频将方位向频谱进行交换搬移。方位向频谱多普勒中心居中后所在方位频率区间为
5.根据权利要求4所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，所述步骤4，参考函数表示为
6.根据权利要求5所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，所述步骤5，对所述步骤4所得的二维波数谱进行Stolt映射包括：用Stolt映射公式
7.根据权利要求6所述的一种回波信号伸
8.根据权利要求1所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，对所述步骤6所得的校正后的二维谱进行二维傅立叶逆换，逆变换的结果可表示为
9.根据权利要求8所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，所述步骤6进行二维傅立叶逆变换之后，还包括经过二维傅里叶逆变换之后还包括目标完成聚焦，方位向分辨率为La/(0.886·2cosθr，c)。
...【技术特征摘要】
1.一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，所述步骤2进行二维傅里叶变换后得到的二维频域的回波信号
4.根据权利要求3所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于：将所述步骤3所得结果根据相对多普勒中心频将方位向频谱进行交换搬移。方位向频谱多普勒中心居中后所在方位频率区间为
5.根据权利要求4所述的一种回波信号伸缩模型下的条带式合成孔径声纳大斜视宽带ωk成像算法，其特征在于，所述步骤4，参考函数表示为
6.根据权利要求5所述的一种回波信号伸缩...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金波，唐劲松，钟和平，刘立国，卢建斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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