水下旋转目标缩比声纳成像方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种水下旋转目标缩比声纳成像方法及系统，其中，方法包括以下步骤：输入目标参数和声纳系统参数；根据所述目标参数和声纳系统参数生成声纳实验参数和目标运动控制系统参数；根据所述声纳实验参数和目标运动控制系统参数接收声纳回波信号；对接收的声纳回波信号进行数字解调以生成解调信号；对所述解调信号进行二维信号处理以获取最终成像结果。本发明实施例的成像方法根据生成的声纳实验参数和目标运动控制系统参数接收声纳回波信号，并进行数字解调以生成解调信号，从而对解调信号进行二维信号处理以获取最终成像结果，提高了成像的精度，同时降低了实验成本，适用于大尺度复杂目标水下声纳成像。
【专利说明】水下旋转目标缩比声纳成像方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及声纳【技术领域】，特别涉及一种水下旋转目标缩比声纳成像方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 近年来，声纳成像在海洋遥感、海洋测绘和海洋安全防护领域受到了广泛的关注。 其中，在对特定目标的成像过程中，对大尺度目标的成像显得尤其复杂，并且成像实验需要 在宽阔的水域进行，导致成像受到限制。同时，目标运动受环境影响较大，制约成像精度，以 及水域中的噪声杂波等因素复杂，易对成像造成影响。因此，在实际水域实验不但经费投 入大，而且成像结果较差，降低了成像的精度，无法很好地适用大尺度复杂目标水下声纳成 像。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0004] 目前，针对水下声纳目标成像提出的缩比实验方法比较罕见，系统不够成熟，且没 有成体系的系统提出。为此，本发明的一个目的在于提出一种仿真速度快且效果好的水下 旋转目标缩比声纳成像方法。
[0005] 本发明的另一个目的在于提出一种水下旋转目标缩比声纳成像系统。
[0006] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种水下旋转目标缩比声纳成像方 法，包括以下步骤：输入目标参数和声纳系统参数；根据所述目标参数和声纳系统参数生 成声纳实验参数和目标运动控制系统参数；根据所述声纳实验参数和目标运动控制系统参 数接收声纳回波信号；对接收的声纳回波信号进行数字解调以生成解调信号；以及对所述 解调信号进行二维信号处理以获取最终成像结果。
[0007] 根据本发明实施例提出的水下旋转目标缩比声纳成像方法，通过根据目标参数和 声纳系统参数生成声纳实验参数和目标运动控制系统参数，以根据声纳实验参数和目标运 动控制系统参数接收声纳回波信号，并对声纳回波信号进行数字解调以生成解调信号，从 而对解调信号进行二维信号处理以获取最终成像结果，提高了成像的精度，同时降低了实 验成本，适用于大尺度复杂目标水下声纳成像，仿真速度快且效果好。
[0008] 另外，根据本发明上述实施例的水下旋转目标缩比声纳成像方法还可以具有如下 附加的技术特征：
[0009] 其中，在本发明的一个实施例中，所述声纳回波信号为根据所述声纳系统参数生 成的声纳按照根据所述目标运动控制系统参数运动的目标发射声波散射回来的声波信号。 [0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述对接收的声纳回波信号进行数字解调 以生成解调信号，进一步包括：对所述声纳回波信号进行采样；在离散域对采样的声纳回 波信号进行数字解调，以生成所述解调信号。
[0011] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述声纳系统参数包括：声速、声纳中心频 率、声纳发射信号最大带宽、声纳发射波形、声纳主瓣开角、距离分辨率和方位分辨率。
【权利要求】
1. 一种水下旋转目标缩比声纳成像方法，其特征在于，包括以下步骤： 输入目标参数和声纳系统参数； 根据所述目标参数和声纳系统参数生成声纳实验参数和目标运动控制系统参数； 根据所述声纳实验参数和目标运动控制系统参数接收声纳回波信号； 对接收的声纳回波信号进行数字解调以生成解调信号；以及 对所述解调信号进行二维信号处理以获取最终成像结果。
2. 如权利要求1所述的水下旋转目标缩比声纳成像方法，其特征在于，所述声纳回波 信号为根据所述声纳系统参数生成的声纳按照根据所述目标运动控制系统参数运动的目 标发射声波散射回来的声波信号。
3. 如权利要求1所述的水下旋转目标缩比声纳成像方法，其特征在于，所述对接收的 声纳回波信号进行数字解调以生成解调信号，进一步包括： 对所述声纳回波信号进行采样； 在离散域对采样的声纳回波信号进行数字解调，以生成所述解调信号。
4. 如权利要求1所述的水下旋转目标缩比声纳成像方法，其特征在于，所述声纳系统 参数包括：声速、声纳中心频率、声纳发射信号最大带宽、声纳发射波形、声纳主瓣开角、距 离分辨率和方位分辨率。
5. 如权利要求4所述的水下旋转目标缩比声纳成像方法，其特征在于，所述解调信号 通过如下公式表示，所述公式为：
其中，? -卩"域为所述解调信号在距离快时间-方位慢时间域的时间域，
为虚 数单位，k为声纳发射信号调频率，R(tm)为在tm时刻距离声纳的单位，C为所述声速，λ = C/F。为发射信号波长且F。为所述声纳中心频率。
6. -种水下旋转目标缩比声纳成像系统，其特征在于，包括： 输入模块，用于输入目标参数和声纳系统参数； 生成模块，用于根据所述目标参数和声纳系统参数生成声纳实验参数和目标运动控制 系统参数； 接收模块，用于根据所述声纳实验参数和目标运动控制系统参数接收声纳回波信号； 解调模块，用于对接收的声纳回波信号进行数字解调以生成解调信号；以及 处理模块，用于对所述解调信号进行二维信号处理以获取最终成像结果。
7. 如权利要求6所述水下旋转目标缩比声纳成像系统，其特征在于，所述声纳回波信 号为根据所述声纳系统参数生成的声纳按照根据所述目标运动控制系统参数运动的目标 发射声波散射回来的声波信号。
8. 如权利要求6所述的水下旋转目标缩比声纳成像系统，其特征在于，所述解调模块 包括： 采样单元，用于对所述声纳回波信号进行采样； 解调单元，用于在离散域对采样的声纳回波信号进行数字解调，以生成所述解调信号。
9. 如权利要求6所述的水下旋转目标缩比声纳成像系统，其特征在于，所述声纳系统 参数包括：声速、声纳中心频率、声纳发射信号最大带宽、声纳发射波形、声纳主瓣开角、距 离分辨率和方位分辨率。
10. 如权利要求9所述的水下旋转目标缩比声纳成像系统，其特征在于，所述解调信号 通过如下公式表示，所述公式为：
其中，？域为所述解调信号在距离快时间-方位慢时间域的时间域
为虚 数单位，k为声纳发射信号调频率，R(tm)为在tm时刻距离声纳的单位，C为所述声速，λ = C/F。为发射信号波长且F。为所述声纳中心频率。
【文档编号】G01S15/89GK104297756SQ201410528626
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】闫慧辰, 彭石宝, 许稼, 许肖梅, 朱兆彤, 张旭东 申请人:清华大学