[发明专利]基于图形处理器的三维声纳成像系统及其三维成像方法

权利要求书

1.一种基于图形处理器的三维声纳成像系统，其特征在于，其包括依次连接的信号降采样模块、高速缓存模块、基于图形处理器的并行波束形成模块、基于图形处理器的宽带脉冲压缩模块、三维显示模块，所述信号降采样模块用于将水声传感器接收的水声信号从高频搬移到低频，并将其转变为便于计算机处理的数字信号，所述数字信号为多通道采样数据；所述高速缓存模块用于保存从信号降采样模块接收到的多通道采样数据；所述基于图形处理器的并行波束形成模块从高速缓存模块中读取多通道回波数据，用于计算不同空间角度方向频域信号；所述基于图形处理器的宽带脉冲压缩模块处理基于图形处理器的并行波束形成模块输出的不同空间角度方向频域信号，用于计算目标的距离；所述三维显示模块接收基于图形处理器的波束形成模块的输出信息和基于图形处理器的宽带脉冲压缩模块的输出信息，用于将探测到的目标在三维空间显示出来。

2.一种基于图形处理器的三维声纳成像系统的三维成像方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一：信号降采样模块对来自水声传感器的数据进行正交降采样，将正交降采样后的数字解析信号存储到高速缓存模块；

步骤二：高速缓存模块根据设定的探测距离接收完一帧数据后，将数据传输到基于图形处理器的并行波束形成模块的全局存储器；

步骤三：基于图形处理器的并行波束形成模块对全局存储器中的阵列数据进行处理，解算目标的方位角度和俯仰角度；

步骤四：基于图形处理器的宽带脉冲压缩模块对基于图形处理器的并行波束形成模块的处理结果进行脉冲压缩处理，获取目标的距离信息，并将处理结果输出到三维显示模块；

步骤五：三维显示模块扫描基于图形处理器的宽带脉冲压缩模块的输出结果，根据设定的阈值，对输出结果进行颜色编码，在预设的三维采样空间进行显示。

3.如权利要求2所述的基于图形处理器的三维声纳成像系统的三维成像方法，其特征在于，所述基于图形处理器的并行波束形成模块对探测空间的水平方向和垂直方向进行二维波束形成。

4.如权利要求3所述的基于图形处理器的三维声纳成像系统的三维成像方法，其特征在于，所述三维显示模块将探测空间划分为水平方向M个波束，垂直方向N个波束，距离方向P个间隔，共记M×N×P个空间采样点，M、N、P都是自然数。

5.如权利要求4所述的基于图形处理器的三维声纳成像系统的三维成像方法，其特征在于，所述距离方向P个间隔的值是通过宽带脉冲压缩计算得到的。