【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声纳信号处理领域，具体涉及阵列信号处理领域，主要是。
技术介绍
多波束测深系统是对每个发射/接收交叉波束内的回波信号进行回波到达时间 (TOA，timeof arrival)禾口回波至U达方向(DOA， direction of arrival)估计的一禾中高效海 底地形测绘系统。由于不同方向的海底反向散射信号具有相同的频率，随着掠射角逐渐变 小，回波传播损失增大，接收到的回波信号强度减弱，并且波束出现明显展宽。所以，对于边 缘波束的估计不能采用基于幅度的底检测法，而要采用基于相位的检测方法，如分裂孔径 相位差法等。 然而对于大掠射角所对应的边缘波束，由于回波传播的声程很长而且反向散射损 失较大，接收到的回波信号信噪比很低。此时利用常规分裂孔径相位差法，仅仅通过利用单 次曲线拟合来准确定位相位差曲线的过零点是十分困难的。因此，高精度边缘波束测深技 术也是当前多波束测深信号处理的难点。为此，在上世纪90年代提出了多子阵处理技术， 通过测量多个子阵的相位序列输出和最小二乘估计来获取海底图像信息，但是子阵处理降 低了基阵的有效孔径，必然导致了波束形成分...
【技术保护点】
一种基于多重分裂波束相位差的多波束测深方法，其特征在于：该方法包括步骤如下：步骤一：采用不同的阵元重叠方式将基阵划分为两个子阵，设有Ｍ（Ｍ≥２）种不同的分裂波束划分方法，得到Ｍ次该波束的相位差序列测量，即为该方向上的相位差图像，记为Δφ↓［ｉ］（ｎ），１≤ｉ≤Ｍ；步骤二：假设声波到达的波前是平面波，令回波到达角度为θ，两相邻子阵等效声中心分别为ｃ↓［１ｉ］和ｃ↓［２ｉ］，它们之间的距离用ｄ↓［ｉ］表示，１≤ｉ≤Ｍ，那么两个子阵之间的相位差为：Δφ↓［ｉ］（ｎ）＝２πｆｄ↓［ｉ；根据对应波束下的海底图像Ｂ（ｎ，α），计算其在跟踪区间内时间的幅度加权平均，作为该波束的回波到达时...
【技术特征摘要】
一种基于多重分裂波束相位差的多波束测深方法，其特征在于该方法包括步骤如下步骤一采用不同的阵元重叠方式将基阵划分为两个子阵，设有M(M≥2)种不同的分裂波束划分方法，得到M次该波束的相位差序列测量，即为该方向上的相位差图像，记为，1≤i≤M；步骤二假设声波到达的波前是平面波，令回波到达角度为θ，两相邻子阵等效声中心分别为c1i和c2i，它们之间的距离用di表示，1≤i≤M，那么两个子阵之间的相位差为式(1)表示在一个给定时刻的接收信号的相位差估计，其中，f表示工作频率，c为声速，Δθ(n)表示回波与束控方向的偏差，当回波来自波束控制方向时，为零；对于同一时刻的不同分裂波束划分方法得到的相位差序列，一定是同一方位的海底回波，采用最小二乘估计处理，得到误差函数e其中，ki为相位差序列的斜率， <mrow><msub> <mi>k</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><mi>πf</mi><msub> <mi>d</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow> <mi>c</mi></mfrac> </mrow>令 <mrow><mfrac> <mrow><mo>∂</mo><mi>e</mi> </mrow> <mrow><mo>∂</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>sin</mi> <mi>Δθ</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo> </mrow>得到Δθ(n)的估计将(3)式代入到(2)中，得到一个表明子阵相位差函数非线性度的e值，称为相位差误差函数，在回波到达时间内e值很小；当M≥2，计算出非线性度大小e，当e低于一个确定门限时，用于估计回波到达角度(DOA)和海底深度，这个门限所决定的区间为跟踪区间，作为预成波束角度和到达时间函数的e值称为相位差误差图像；步骤三相位差图像中的非零值表示了某波束内从其它方向来的回波，对相位差图像进行变换，称变换之后的图像为海底轨迹图像，它是回波到达方向和时间的函数，图像网格中每一个像素点值的大小表示某一时刻、某一波达方向上海底回波可能性的大小；对于相位差图像中的每个像素点，利用(3)式计算DOA，海底图像网格中对应于给定时间和DOA的像素点的值就会增大，这表明某方向上很大的海底回波可能性；首先初始化，产生海底图像B(n，α)＝0，α为时刻，n为DOA；由(3)计算Δθ(n，β)，增加对应网格中的B(n，α) <mrow><mi>B</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>α</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>⇐</mo><mi>B</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>α...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁烽，傅仁琦，胡鹏，高博，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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