基于图像的多接收元合成孔径声纳运动补偿方法

多接收元合成孔径声纳成像是当前研究的热点问题,偏航和侧摆是影响多接收元合成孔径声纳成像质量的关键因素。建立了多接收元合成孔径声纳偏航和侧摆运动误差的几何模型,提出了一种基于图像估计偏航和侧摆的新方法。该方法允许声纳系统以满足空间采样理论的最大速度运行,利用强点目标的每个脉冲回波数据的成像结果估计偏航和侧摆。计算机仿真结果表明新算法有效地估计出了偏航和侧摆,提高了成像质量,明确地确定出了目标的位置。

多子阵合成孔径声纳距离-多普勒成像算法

基于相位中心近似(PCA)的传统多子阵合成孔径声纳(SAS)成像方法忽略了近似误差的方位空变性,使得分布式目标的聚焦结果发生畸变。为解决这个问题,该文从收发阵元空间分置采样与相位中心近似采样的几何模型出发推导了一种考虑近似误差方位空变性的双程斜距历程,并将多子阵合成孔径声纳2维频域系统函数分解为收发分置畸变项和类收发合置项。在此基础上,采用复数相乘、插值实现收发分置畸变项的补偿,并利用距离-多普勒算法进行成像处理。相对传统方法,该文方法在整个测绘带内的近似误差更小,不会带来方位向上的位置偏移,能得到与真实目标位置一致的成像结果。

多接收阵合成孔径声纳线频调变标成像算法

目前,多接收阵合成孔径声纳快速成像算法一般都需要将各接收阵的回波融合成适于传统收发合置合成孔径声纳处理的数据,因此避免不了耗时的插值和空变的相位误差补偿。根据多接收阵合成孔径声纳的实际模型,将各接收阵和发射阵作为一个子系统,并采用驻相原理将其二维频域点扩展函数表示为距离向空变项和非空变项的乘积。在此基础上,运用线频调变标成像算法先完成各子系统数据的成像,然后再实现各子图像的相干叠加,以获得所需的高分辨合成孔径声纳复图像。最后,仿真实验和湖试结果验证了该方法的有效性。

基于非停走停及方位非均匀采样的多接收阵合成孔径声纳CS成像算法

针对采用多接收阵技术的合成孔径声纳(SAS)成像中普遍存在的不满足停走停假设和方位向采样非均匀等问题,在深入分析了停走停假设和方位向的非均匀采样对成像造成影响的基础上,给出一种可用于方位向非均匀采样多接收阵合成孔径声纳的chirpscaling(CS)成像算法,它较为精确地补偿了非停走停模式带来的相位误差,因而适用于宽测绘带远距离SAS成像。仿真和试验均证明了该方法的有效性。

一种精确的多接收阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法

针对现有多接收阵合成孔径声纳算法没有考虑或低估了"停走停"近似在宽测绘带和高平台运动速度情况下带来的图像失真的现象,本文在深入分析多接收阵系统误差产生机理的基础上,提出了一种适用于宽测绘带成像的精确多接收阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法,它舍弃了目前普遍采用的等效相位中心(DPC)近似,采用多接收子阵的精确延迟模型。算法首先对各接收子阵数据单独处理求得方位谱并进行方位向扩展,随后分别进行距离徙动校正和方位向脉压,最后将各通道的方位谱相干叠加,反傅里叶变换后得到了高分辨图像。通过点目标仿真比较,该算法在峰值旁瓣比及目标的定位等方面优于现有算法。

基于双基模型的多接收阵合成孔径声纳CS成像算法

针对多接收阵合成孔径声纳(SAS)的传统快速成像方法较难实现高阶空变系统误差补偿的问题,将多接收阵SAS看成多个双基地声纳的组合,并利用根式的等价变换和泰勒级数方法,提出了一种充分考虑"停-走-停"近似的多接收阵SAS线频调变标成像算法。基于多接收阵SAS方位空不变和距离空变特性,在二维空域内研究了距离延迟误差,结果表明,基于双基模型的成像方法能够满足合成孔径高分辨成像。仿真和实测数据处理结果进一步验证了该方法的有效性。

多接收阵合成孔径声纳数据滤波重构算法

在合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar,SAS)成像中,多接收阵模式通常采用等效相位中心(Displaced Phase Center,DPC)近似处理方法,它实质上是将多接收阵回波数据与单接收阵回波数据的区别看成系统误差,在成像处理前或成像处理过程中补偿掉该系统误差,但是该系统误差具有空变特性,只能针对波束中心和场景中心近似补偿,做不到精确补偿。舍弃了DPC近似处理思想,采用多通道滤波器组重构方法,将多接收阵数据转化为单接收阵的形式,并针对该方法在宽带和宽测绘带两方面之间的矛盾提出了一种改进的处理方法,仿真结果验证了该方法的有效性。

宽测绘带多阵合成孔径声纳成像的仿真研究

针对现有多接收阵合成孔径声纳算法没有考虑或低估了"停-走-停"近似在宽测绘带和高平台运动速度情况下带来的图像失真,本文在深入分析多接收阵系统误差的基础上,以距离多普勒算法为例,提出了一种有效的多接收阵合成孔径声纳成像处理方法。它舍弃了费涅耳近似,较为精确的补偿了停走停近似引入的误差,因而适用于低频宽波束宽测绘带成像。仿真证明了方法的有效性。

采用反向投影算法进行宽带合成孔径声纳数据处理与图像重建

文中提出了宽带合成孔径声纳(SyntheticapertureSonar,简称SAS)成像的反向投影算法(backprojection,简称BP)。该算法是在时间 空间域中对合成孔径线列阵中各个阵元接收回波的所有频率分量进行相干求和,以充分利用合成孔径上所有回波的能量,从而得到理想的SAS图像。同时,文章中分析了BP算法实现过程中拖尾(tail)现象的产生机理,对BP重建图像进行了斜坡滤波处理。并对载频为15kHz、带宽为20kHz的SAS系统进行了仿真,结果验证了这种算法的有效性。

基于位移相位中心算法的合成孔径声纳运动补偿研究(英文)

运动补偿是合成孔径声纳(SAS)成像的关键问题,SAS系统一般利用多接收元回波信号的互相关特性进行运动补偿。在深入分析位移相位中心算法的基础上,给出了一种改进的SAS运动补偿算法。该算法首先修正声信号的实际传播距离与采用等效相位中心近似的传播距离之间的偏差,然后基于时延和相位误差估计运动误差,从而在扩大了算法适用的运动误差范围的同时,提高了运动误差估计的精度。文中给出了计算机仿真结果,从结果可以看出改进算法有效地补偿了运动误差,改善了成像质量。

有缺陷的多接收阵合成孔径声呐成像技术

试验过程中不可预测的原因可能会导致接收基阵中的一个或多个接收阵元失效,进而严重影响整个合成孔径声呐(SAS)系统的性能。基于此,提出了一种有缺陷的多接收阵SAS成像方法,首先基于线性预测方法对失效阵元的回波信号进行重构,然后再进行合成孔径成像处理。该方法可以较好地解决阵元失效带来的图像畸变问题,仿真试验验证了其有效性和可行性。

多子阵合成孔径声纳系统中的侧摆运动误差补偿

针对低频合成孔径声纳系统中的侧摆运动误差,提出一种基于冗余阵元回波数据的运动误差补偿方法。该方法首先沿距离向对相邻重叠相位中心的数据求统计平均获得缠绕的平均相位误差,然后通过滑动累加得到解缠绕的相位误差,运用估计的相位误差就能实现多子阵合成孔径声纳回波数据的运动误差补偿。仿真结果表明,该方法能够准确地估计侧摆误差,估计偏差均小于0.002 m;误差补偿后能够取得与无误差情况基本一致的成像结果,极大地改善了目标聚焦质量,能满足低频合成孔径声纳系统的运动误差补偿要求。实测数据处理结果进一步验证了该方法的有效性。

基于图像和回波数据的多接收元SAS运动补偿方法

多接收元合成孔径声纳(SAS)可以提高声纳的测绘率,侧摆和偏航是影响多接收元SAS成像质量的关键因素。在深入研究收发合置SAS的基于回波数据估计运动误差算法的基础上,提出了一种估计多接收元SAS运动误差的方法。该算法允许声纳以满足空间采样理论的最大速度运行,利用每个脉冲回波数据的成像估计偏航,然后利用相邻脉冲回波数据的相关性估计侧摆。提出了一种既减少计算量又精确估计时延的方法。仿真结果表明新算法有效地估计出了侧摆和偏航,提高了成像质量。

基于图像相关性估计多接收元SAS运动误差的新方法

给出了一种基于图像相关性估计多接收元合成孔径声纳(SAS)偏航和侧摆的新方法。该方法适用于均匀目标场景,允许声纳系统以满足空间采样理论的最大速度运行。先利用计算效率高的成像算法分别对相邻两脉冲回波数据进行成像,然后将直角坐标系中的成像转换到极坐标系中通过图像相关性估计偏航,在补偿偏航的基础上估计侧摆。针对实际中处理的成像结果是离散数据,给出了将直角坐标系中的成像转换到极坐标系中成像的方法。该方法分析了极坐标系中的成像分辨率,并且依据相邻两脉冲的成像范围来确定极坐标的范围,有效地减少了计算量。计算机仿真结果表明新方法有效地估计出了偏航和侧摆,提高了成像质量。

多接收阵合成孔径声纳距离-多谱勒成像方法

Loffeld双基公式将多接收阵合成孔径声纳的系统函数分解为准收发合置项和收发分置畸变项。针对该模型,在二维频域定量分析了相位误差,结果显示该方法能满足高分辨成像。在此基础上提出了一种新的成像方法,首先在二维频域通过距离向数据分块的方式补偿收发分置畸变相位中的距离空变项;然后,在二维时域对各接收阵元的数据进行顺序重排,以实现多阵元数据的收发合置转换;最后,采用距离-多谱勒算法对收发合置转换后的数据进行成像,便得到高分辨图像。仿真和实测数据处理结果验证了该方法的有效性。

分布式MIMO声纳中运动目标参数快速估计

分布式MIMO声纳由于自身的优点而成为当前研究的热点,但常规的目标参数估计方法均存在着一定的缺陷,无法满足分布式MIMO声纳的要求。针对这种情况,本文提出一种适用于分布式多输入多输出(MIMO)声纳中使用单接收阵元的运动目标参数快速估计方法,给出了单接收阵元情况下的信号模型,提出了快速估计方法并给出了流程图,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。结果表明,该方法可以在只采用一个接收阵元的情况下分辨多个运动目标并进行参数估计,节省了通信带宽;所需运算量远小于最大似然(ML)方法,并可以实时实现;此外,该方法不要求目标做匀速直线运动,适合于实际应用。

工程可实现的多接收阵SAS精确逐点成像算法

为了解决传统基于截断插值方式的多接收阵合成孔径声纳逐点成像算法所导致的插值误差和图像相位信息畸变的问题,根据时延和频移的对应关系,提出了一种基于频移的逐点成像算法。该方法针对图像中的每一个像素,通过频移对其考虑"停-走-停"影响的精确时延史进行校正,从而将理论上精确的逐点成像算法拓展到实际工程应用中。通过仿真实验和实测数据对所提方法的有效性进行了验证,结果表明:相对传统基于截断方式的逐点成像方法,该方法可以避免插值误差,有利于后期干涉信号的处理。

多接收阵SAS成像算法

在合成孔径声纳(SAS)成像中,多接收阵成像算法大都是基于DPC近似和停走停近似,先将二者带来的相位误差进行补偿,然后把各接收阵的数据拼接,将数据从三维的形式转换到二维,采用单阵的成像算法进行成像,这种方法处理起来比较简单,但是近似处理并不能完全解决收发分置引入的误差问题。为解决上述问题,基于单接收阵ωk(波束域)算法,提出了一种三维回波数据的多接收阵成像算法,该算法舍弃了常用的等效相位中心近似,避免了该近似带来的相位误差,仿真结果验证了该方法的有效性。

基于时延和相位估计的改进位移相位中心算法

多接收元合成孔径声纳是当前研究的热点问题,偏航和侧摆是影响多接收元合成孔径声纳成像质量的关键因素。在深入分析位移相位中心算法的基础上,提出了一种改进的多接收元合成孔径声纳运动补偿算法。改进算法首先修正声信号的实际传播距离与采用等效相位中心近似的传播距离之间的偏差,然后基于时延和相位估计偏航和侧摆,而且改进算法消除了目标回波的相互干涉对估计运动误差的影响,从而在扩大了算法适用的运动误差范围的同时,提高了运动误差估计的精度。计算机仿真结果表明,改进算法有效地补偿了运动误差,改善了成像质量。

多极化园顶阵的场计算

本文推导了在多极化条件下圆顶阵的远区辐射场计算公式。为了确定相控函数也导出了当多极化均匀平面波投射到圆顶上时,平面馈电阵上接收场的计算公式。