1.一种基于全频谱换能器加权的距离向计算方法,基于在中心频率f 0 附近具有较高灵敏度的接收换能器实现,其特征在于,所述方法包括:步骤1)将接收换能器的灵敏度曲线作为权重系数,对发射信号在所有频点进行换能器自然加权处理,获得接收信号的匹配模板;步骤2)基于接收信号的匹配模板对接收信号进行匹配相关处理,获得距离向数据;所述步骤1)具体包括:步骤1-1)在接收换能器的全频带范围内,选取工作带宽B0;步骤1-2)基于工作带宽B0将发射信号表示为:x T (t)=Acos(2π(f 0 -B 0 /2)t+Kπt 2 )其中,x T (t)为发射信号,t为时刻值,K为调频率,A为发射信号的幅度值;步骤1-3)构造换能器的灵敏度曲线F(f);步骤1-4)将灵敏度曲线F(f)作为权重系数与发射信号做点乘运算进行自然加权,获得接收信号的匹配模板:x tep (t)=x T (t).*F(f)其中,x tep (t)为接收信号的匹配模板,.*为点乘运算。
2.根据权利要求1所述的基于全频谱换能器加权的距离向计算方法,其特征在于,所述步骤1-3)具体包括:步骤1-3-1)计算接收信号的发射头的采样点P=[Tp*f s ],其中,P=[·]表示向下取整运算;T p 为发射信号的时间宽度,f s 为接收信号的采样率;步骤1-3-2)对频率曲线单位dB转化为数值之后由F(f)表示频率响应曲线幅值,并进行线性插值处理进行频率曲线平滑,获得P个点的频率响应曲线;在f i 和f i+1 之间插值,表示为:其中,接收换能器工作的频率范围内起始频率为f 1 ,终止频率为f P ,F(f i0 )为频率f i0 对应的频率幅值,F(f i )为频率f i 对应的频率幅值,F(f i+1 )为频率f i+1 对应的频率幅值,经过线性插值处理获得P个采样点的频率响应曲线为F(f)。
3.根据权利要求1所述的基于全频谱换能器加权的距离向计算方法,其特征在于,所述步骤2)具体包括:步骤2-1)接收换能器的第m个接收阵元接收的经过目标散射的回波信号表示为:x rm (t)=δx T (t-τ rm )+n(t)其中,m=1,2,…,M,M为阵元个数;δ为目标散射强度,τ rm 为目标散射时延,n(t)为加性噪声;步骤2-2)回波信号与匹配模板进行相关处理后,第m个接收阵元的处理结果表示为:y m (t)=x rm (t)*x tep (t)其中,y m (t)为第m个阵元匹配相关处理之后得到的信号,*为卷积运算;步骤2-3)利用数据y m (t)的时间信息t,根据距离与时间的关系r=ct/2,c为声波传播速度,将时间信息转换为距离向信息数据。