采用Vernier阵技术的SAS图像重建

在采用Vernier阵技术时，为了避免由于等效相位中心(DPC)近似而引起的合成孔径声纳(SAS)图像模糊，提出一种新的数据处理方法，该方法根据收发分置成像的几何特性，采用修正的距离一多普勒算法对单个接收元信号独立进行合成孔径处理，并将独立处理产生的所有图像相干叠加，得到SAS系统的高分辨图像。对DPC近似处理、单个接收元合成孔径处理以及相干叠加处理的计算机仿真结果进行了比较，结果验证了该处理方法的可行性和有效性，并且进一步验证了Vernier阵技术的高分辨特性。     

基于稀疏阵列技术的MIMO声呐低运算量二维成像

为了降低多输入多输出(multiple-lnput multiple-output,MIMO)声呐二维成像系统的运算量,提出了稀疏阵列和MIMO声呐相结合的低运算量二维成像方法。在MIMO声呐的虚拟接收阵列为矩形平面阵的前提下,使用模拟退火算法(simulated annealing,SA)对该虚拟矩形平面阵的阵元位置和加权系数同时优化,在保持期望波束性能的前提下大量减少其虚拟阵元数目;根据虚拟接收阵元与匹配滤波器一一对应的关系,移除掉与关闭虚拟阵元所对应的匹配滤波器;对保留匹配滤波器的输出信号进行波束形成等处理,获得目标的二维强度图。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

声透镜成像声呐的高速成像收发通道设计

针对声透镜成像声呐在保持高速成像的前提下减少收、发通道的设计技术,在以往声透镜成像声呐所采用的分时收发通道设计的基础上,通过借鉴无线通信中的CDMA技术,并适当安排换能器基元的收、发组合方式,设计了一种新的收、发通道结构和相应的信号处理流程.同时,对其工作性能进行了仿真,并且与其他设计结构的成像声呐可达到的成像性能进行了比较.研究表明,采用多组正交编码调相信号作为声透镜成像声呐的发射信号,以及分组发射、重新分组接收的方式,可以在声透镜成像声呐的接收通道总数比传统设计方式大幅度减少的情况下仍然保持很高的成像速度.     

波形分集MIMO成像声呐技术研究

为使成像声呐方位分辨率在工作频率和基阵孔径确定的情况下进一步提高,文中将MIMO雷达通信技术引入声呐成像领域,通过发射正交波形,使等效接收孔径大于实际接收孔径,从而提高方位分辨率和抗混响能力.通过计算机仿真和构建2发18收的MIMO成像声呐水池试验系统,利用MIMO声呐近场聚焦宽带波束形成成像算法,基于2种正交波形验证了MIMO成像声呐能够使目标的-3 dB波束宽度减小一半,提高方位分辨率,且使目标成像强度增加约6 dB,提高了抗混响能力.     

多子阵SAS逐线成像算法研究

常规的高效率合成孔径成像算法都是针对单阵设置的,并且普遍作了Stop-and-Hop假设,当SAS成像系统作用距离较远时,由Stop-and-Hop假设引起的系统误差不容忽略.传统的方法是利用逐点算法进行系统误差修正,计算量大,不适合实时处理.针对这一情况,该文采用收发分置的几何模型处理多子阵SAS回波数据,提出一种多子阵SAS逐线成像算法,修正系统误差的同时提高了运算效率.仿真试验和湖试结果验证了分析的正确性和算法的有效性.     

宽测绘带的合成孔径声呐宽带Chirp Scaling成像算法

合成孔径声呐要实现高分辨率成像不可避免地需采用宽带发射信号,但目前大部分快速算法都是建立在窄带近似基础上的,采用宽带信号作为发射信号使得现有大量的成像算法不再适用。针对此问题,本文提出了一种改进的基于宽测绘带条件下的宽带非线性Chirp Scaling算法,它通过引入三次和四次预滤波使得频域二维传递函数的三阶耦合项随距离时变,并同时引入四次Chirp scaling因子控制新的距离向调频率随距离二次变化。仿真表明,改进的算法可在保证较高测绘带宽度的前提下提高合成孔径声呐的成像分辨率。     

基于二次距离压缩的合成孔径声呐改进距离-多普勒算法

传统的距离-多普勒算法主要应用于合成孔径成像中正侧视或小斜视角情况。在合成孔径声呐实际应用中,经常需要在较大的斜视角模式下对目标成像,而此时距离向和方位向的耦合会非常严重。在研究经典距离-多普勒算法原理的基础上,改进了适合大斜视角条件下成像的距离-多普勒算法。在放弃菲涅尔近似的条件下,提出了更精确的距离双曲线模型,并对算法进行了重新推导。提出了新的二次距离压缩方法,能更好地消除距离向和方位向的耦合。利用改进算法对成像区域中任意多个点目标上进了成像仿真。仿真结果表明,改进算法具有较高的分辨率和适中的运算量,比传统算法更适合应用于大斜视角成像。     

条带式合成孔径声呐相位梯度自聚焦算法

相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用;但PGA是针对聚束式合成孔径雷达提出的,不能直接用于条带式合成孔径声呐,为补偿小运动误差对合成孔径声纳图像造成的影响,文中考察了条带式合成孔径声呐运动误差模型和聚束合成孔径声呐运动误差模型之间的内在关系,推导了条带式合成孔径声呐的误差模型,提出了把相位梯度自聚焦应用到条带式合成孔径声呐的相应方式.首先,将条带式合成孔径声呐的成像沿方位向分割为有重叠的小的条带,然后,用聚束式PGA算法分别对各分块后的图像进行自聚焦处理,最后将各聚焦后的分块图像以适当的方式拼接在一起形成新的图像,从而实现条带模式合成孔径声呐的PGA处理.水池数据的处理证实了本文方法的可行性和有效性.     

水下目标二维散射特性测量方法

基于合成孔径原理,提出一种水下目标二维散射特性测量方法,该方法采用声呐基阵静止而目标作合作匀速直线运动的模式.推导了前述模式下的目标回波信号模型.对回波信号进行二维成像处理,利用反投逐点算法进行方位向的聚焦处理,进而得到目标在距离和方位维的二维散射特性.给出计算机仿真和水池试验的回波数据处理结果,得到水下目标散射特性的二维空间分布,方位向理论分辨率达到0.04 m,且分辨率与距离和频率无关.该方法可用于目标特征缩减和目标识别.     

一种改进的合成孔径激光雷达成像算法

合成孔径激光雷达作为新体制激光雷达,可以实现对目标的高分辨率的成像。微波波段的合成孔径成像雷达所采用的回波信号模型已不能用在合成孔径激光雷达系统,传统的距离多普勒算法亦得不到较高的成像分辨率。提出一种改进的合成孔径激光雷达的成像算法,在对合成孔径激光雷达回波信号特征分析的基础上,对经过了光外差探测的回波信号进行脉冲压缩并基于时间作傅里叶变换,构建一个补偿因子,最后通过距离徙动校正实现对被测目标的高分辨率二维成像。采用了仿真实验的方法验证了此方法的可行性。