一种浅水多波束测深仪用快速动态聚焦方法
【专利摘要】本发明公开了一种浅水多波束测深仪用快速动态聚焦方法，包括以下步骤：水声换能器阵元采集多波束测深仪的回波声信号，将声信号转换为电信号，再经过处理得到数字信号；将数字信号变换得到回波声信号的复数形式Vm；选择一个预设角度θk，根据采样点号N和阵元号m，快速计算出第i个阵元的相移参数τmki；将每个阵元的相移参数的复数形式和回波声信号的复数形式Vm，按通道号和采样点号对应乘累加，得到单波束的动态聚焦结果；判断是否存在未被选择的预设角度，如果存在，重复步骤三～步骤四，否则，输出所有单波束的动态聚焦结果。本发明在不损失多波束测深中动态聚焦精度时，具有快速计算的能力，精度高，且结构简单，易于实现。
【专利说明】一种浅水多波束测深仪用快速动态聚焦方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多波束测深领域，尤其涉及能够解决近场效应的，一种浅水多波束测 深仪用快速动态聚焦方法。
【背景技术】
[0002] 我国拥有大面积的海域和江湖内河，且大部分属于浅水环境，为充分的了解水底 地形，浅水多波束测深仪发挥着不可替代的作用。随着科技的不断进步，人们对获取水底地 形的精度有着越来越高的要求，而常规多波束测深仪中为简化计算，常采用远场近似模型， 在满足r >> D2/ λ时可以保证高精度，其中r为目标离阵元中心的距离，D为基阵的孔径 大小，λ为接收信号的波长，而对于不满足该条件的近场情况，测深精度急剧下降。为了确 保多波束测深仪在整个探测范围内都保证测深精度，近场情况不容许忽视，特别是在浅水 为主的河道等场合，这个问题尤为突出。
[0003] 为解决近场问题，国内外专家学者开展了许多理论研究，但多限于理论仿真或分 段聚焦处理方法。其中理论仿真仅限于测深精度分析，无法应用在浅水多波束测深仪的快 速测量中；分段聚焦处理方法虽然可以快速实现但以损失测量精度为代价。谌颖等人在 其发表的文章中提出"采用分级聚焦波束形成的快速声成像算法"，谌颖，叶青华，黄海 宁.采用分级聚焦波束形成的快速声成像算法[J]，应用声学，2008, 27(3):207-210。虽然 计算速度提高了，但是动态波束聚焦误差较大。因此，急需一种新的快速高精度动态波束聚 焦方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供具有高精度的，一种浅水多波束测深仪用快速动态聚焦方 法。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种浅水多波束测深仪用快速动态聚焦方法，包括以下几个步骤：
[0007] 步骤一：水声换能器阵元采集多波束测深仪的回波声信号，将声信号转换为电信 号，再经过处理得到数字信号；
[0008] 步骤二：将数字信号经过正交变换得到回波声信号的复数形式Vm ;
[0009] 步骤三：选择一个预设角度Θ k，根据采样点号N和阵元号m，计算出第i个阵元的 相移参数Tmki，
[0010]
【权利要求】
1. 一种浅水多波束测深仪用快速动态聚焦方法，其特征在于，包括以下几个步骤： 步骤一：水声换能器阵元采集多波束测深仪的回波声信号，将声信号转换为电信号，再 经过处理得到数字信号； 步骤二：将数字信号经过正交变换得到回波声信号的复数形式V111 ; 步骤三：选择一个预设角度0k，根据采样点号N和阵元号m，计算出第i个阵元的相移 参数Tmld，
其中角度项影响因子
，距离项影响因子
为声 速，fs为采样率，H为圆周率，d为阵元间距，X为波长，k为波束数； 将第i个阵元的相移参数Tmki通过坐标旋转数字计算，得到第i个阵元的相移参数Tmki的复数形式； 步骤四：将每个阵元的相移参数的复数形式和回波声信号的复数形式Vm，按通道号和 采样点号对应乘累加，得到单波束的动态聚焦结果
?其中M为 阵元总数； 步骤五：判断是否存在未被选择的预设角度，如果存在，重复步骤三?步骤四，否则，输 出所有单波束的动态聚焦结果。
【文档编号】G01S15/08GK104267403SQ201410452835
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】李海森, 鲁东, 李珊, 周天, 魏玉阔, 李若 申请人:哈尔滨工程大学