合成孔徑聲納聚焦成像算法研究.pdf

1、合成孔徑聲納是一種新型高分辨水下成像聲納，其基本原理是利用小孔徑基陣的移動，通過對不同位置接收信號的相關處理，來獲得移動方向（方位方向）上較大的虛擬合成孔徑。合成孔徑技術相對于常規(guī)聲納技術的突出優(yōu)勢在于，它只利用小孔徑的物理聲陣，就可以得到與徑向距離和頻率都無關的高方位分辨率。該技術在衛(wèi)星雷達和機載雷達上均獲得了巨大成功。然而，合成孔徑聲納作為一種水下成像設備，受水下復雜條件的影響，有不同于合成孔徑雷達的特點。首先是聲傳播信道的非理想性

2、比合成孔徑雷達中電磁波傳播的嚴重；其次是聲納拖體的運動穩(wěn)定性比合成孔徑雷達要差得多；再者因為聲速大大低于電磁波在空間的傳播速度，從而大大限制了拖體的運動速度。低的船速加上潮汐和水流的影響將會導致聲納大幅度的偏離所需的軌跡。所以要使合成孔徑技術實用于聲納必須克服以上幾個困難。通過解決其關鍵技術（提高成象分辨率和進行相位誤差補償）來提高它的實用性，充分發(fā)揮合成孔徑聲納低成本、高分辨率的優(yōu)越性能。 本文首先詳細介紹了合成孔徑技術的基本

3、原理，討論了聚焦式合成孔徑聲納的工作方式，分析了合成孔徑聲納的方位分辨率和距離分辨率，然后對聚焦式SAS常用的幾種成像算法進行了論述。 目標點成像分辨率的提高是SAS成像領域的一個重要課題。在常用的聚焦式SAS成像算法的方位和距離壓縮處理中，需要對數(shù)據(jù)進行二維傅里葉變換，由于在二維頻域上信號寬度有限，使得時域信號在二維上的包絡表現(xiàn)為兩個Sinc函數(shù)的乘積，旁瓣干擾較為嚴重。因此成像后處理中的旁瓣抑制技術對于目標點成像質量的提高有

4、著重要的意義。本文將介紹一種提高事后成像場景的自適應算法——空間變跡法，空間變跡法（SVA）作為一種超分辨率圖像處理技術，能夠在抑制旁瓣的同時保持良好的主瓣分辨率。將空間變跡法引入合成孔徑聲納成像，比傳統(tǒng)的加窗處理能獲得更好的成像效果。本文對標準空間變跡法進行了推廣，提出了非標準奈奎斯特采樣率下的通用算法，然后使用迭代外推法對其進行了改進，并在聚焦式SAS的一維和二維成像處理中進行了應用，獲得了較好的旁瓣抑制效果和目標成像質量的提高。文