一种二维低旁瓣恒定分辨率前视声呐成像方法及系统

1.一种二维低旁瓣恒定分辨率前视声呐成像方法，所述方法包括：步骤1)对多波束成像声纳采集的通道回波信号进行阵列通道幅相一致性校准；步骤2)对校准后的通道回波信号分别进行方位向的波束形成和距离向的脉冲压缩，得到方位向波束域数据和距离向匹配滤波输出数据；步骤3)对步骤2)得到的两维数据进行二维空间变迹滤波处理，得到二维低旁瓣恒定分辨率声纳图像；所述步骤1)具体包括：根据第n个阵元相对于阵列等效声中心的相位差ψ n ，第n个阵元与参考阵元o之间的距离r n ，由下式得到相位差平方和代价函数值Q：其中，N为多波束成像声纳的阵元数，λ表示阵列工作频率对应的波长，ψ n 为第n个阵元相对于阵列等效声中心的相位差；令 得到声源的估计距离 和估计方位 结合测量得到的声源距离r 0 和方位θ 0 ，得到阵元相位误差 为：其中， 表示阵元间实际相位差，d n 表示几何相位差；对每个阵元接收到的声源信号K个采样点求平均，则各个阵元的幅度A n 表示为：其中，i表示每个阵元接收到的声源信号第i个采样点；对各个阵元的幅度与参考阵元的幅度做比值处理获得阵元幅度分布 再与参考阵元的幅度做减法，得到阵元幅度不一致性 根据阵元相位误差 和阵元幅度不一致性 实现对阵列通道幅相一致性校准；二维空间变迹滤波的窗函数加权值矩阵为：其中，w m 和w p 分别表示方位向和距离向的窗函数加权值；二维空间变迹滤波后的波束域数据B s '(m,p)为：B s '(m,p)＝B'(m,p)+w m (w p P+Q m )+w p Q p其中，Q m 为方位向虚部，Q p 为距离向虚部，B'(m,p)为经过预成接收多波束处理之后的角度向-距离向数据矩阵，P为整合变量，Q m ＝B'(m-k,p)+B'(m+k,p)Q p ＝B'(m,p-q)+B'(m,p+q)P＝B'(m-k,p-q)+B'(m+k,p+q)+B'(m-k,p+q)+B'(m+k,p-q)其中，m-k表示方位向左位移k个采样点，m+k表示方位向右位移k个采样点，p-q表示距离向左位移q个采样点，p+q表示距离向右位移q个采样点；B s '(m,p)在w m 维和w p 维是单调的，并且在(w m ,w p )的取值范围0≤{w m ,w p }≤1/2，对实部和虚部分别求解，得到二维低旁瓣恒定分辨率声纳图像。 2.根据权利要求1所述的二维低旁瓣恒定分辨率前视声呐成像方法，其特征在于，对校准后的通道回波信号进行方位向的波束形成具体包括：B s (m)＝B(m)+wB(m+k)+wB(m-k)B(m)＝I(m)+Q(m)其中，B s (m)表示加窗波束形成获得的数据，m表示采样点，w表示不同的窗函数，k表示波束图位移的采样点数，B(m)表示均匀加权波束形成获得的数据，I(m)为实部，Q(m)为虚部，B(m+k)表示波束图右位移k个采样点的均匀加权波束形成获得的数据，B(m-k)表示波束图左位移k个采样点的均匀加权波束形成获得的数据；通过求解每个波束采样点处的最优权值，实现I s (m) 2 和Q s (m) 2 的模值同时最小，达到保留波束主瓣抑制波束旁瓣的效果。 3.根据权利要求2所述的二维低旁瓣恒定分辨率前视声呐成像方法，其特征在于，其中，λ为阵列工作频率对应的波长，N为多波束成像声纳的阵元数，d B 是波束域u空间相邻波束间隔值， 表示向下取整运算。 4.根据权利要求1所述的二维低旁瓣恒定分辨率前视声呐成像方法，其特征在于，所述距离向匹配滤波输出数据R s (p)满足下式：R s (p)＝R(p)+wR(p+q)+wR(p-q)其中，q表示距离向位移的采样点数，B表示带宽，f s 是阵元域数据采样率， 表示向下取整运算，R(p)表示脉冲压缩的输出数据，R(p+q)表示距离向右位移q个采样点脉冲压缩的输出数据，R(p-q)表示距离向左位移q个采样点脉冲压缩的输出数据。 5.一种基于权利要求1的二维低旁瓣恒定分辨率前视声呐成像方法的系统，其特征在于，所述系统包括：幅相一致性校准模块、方位向波束形成及距离向脉冲压缩处理模块和二维空间变迹滤波处理模块；其中，所述幅相一致性校准模块，用于对多波束成像声纳采集的通道回波信号进行阵列通道幅相一致性校准；所述方位向波束形成及距离向脉冲压缩处理模块，用于对校准后的通道回波信号分别进行方位向的波束形成和距离向的脉冲压缩，得到方位向波束域数据和距离向匹配滤波输出数据；所述二维空间变迹滤波处理模块，用于对方位向波束形成及距离向脉冲压缩处理模块得到的两维数据进行二维空间变迹滤波处理，得到二维低旁瓣恒定分辨率声纳图像。