[发明专利]一种考虑收、发阵元指向性的回波仿真方法

说明书

本发明公开了一种考虑收、发阵元指向性的回波仿真方法，包括以下步骤：计算点目标与各接收阵元之间的精确回波延迟时间；根据回波延迟时间和宽频带发射信号，对发射信号进行时延处理；根据发射阵元发射宽频带信号的位置，计算发射阵元相对目标的侧视角度；根据发射阵元相对目标的侧视角度，计算信号发射时刻发射阵元指向性的幅值；根据接收阵元接收目标回波信号的位置，计算接收阵元相对目标的侧视角度；根据接收阵元相对目标的侧视角度，计算回波接收时刻接收阵元指向性的幅值；根据收、发阵元指向性的幅值，在距离向频域实现延时发射信号的幅值加权。该方法不仅能够实现成像算法有效性的验证这一基本功能，还有助于指导待研制SAS系统的参数设计。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及一种考虑收、发阵元指向性的回波仿真方法。

背景技术

多子阵合成孔径声纳系统功能的发挥离不开信号仿真与处理技术。多子阵回波是合成孔径成像的基础，在仿真系统中可用于验证成像算法的有效性和指导待研制合成孔径声纳系统的参数设计。传统回波仿真方法将收发阵元波束视为矩形，并采用声纳3dB(考虑单个阵元)波束照射期间产生的频率漂移表示目标沿方位向的多普勒带宽，这种处理忽略了收发阵元宽频带的波束调制，与合成孔径声纳的实际数据录取情况严重不相符合。因此考虑收、发阵元波束调制情况下的回波信号仿真不仅能够实现成像算法有效性的验证这一基本功能，还有助于指导待研制SAS系统的参数设计，利于验证依据3dB(考虑单个阵元)波束宽度内的多普勒带宽设计的系统参数。

发明内容

本发明目的在于克服传统多子阵合成孔径声纳回波信号仿真时忽略收、发阵元宽频带波束调制的问题，提供一种考虑收、发阵元指向性影响的多子阵合成孔径声纳回波信号仿真方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种考虑收、发阵元指向性的回波仿真方法，包括以下步骤：

S1、计算点目标与各接收阵元之间的精确回波延迟时间；

S2、根据回波延迟时间和宽频带发射信号，对发射信号进行时延处理；

S3、根据发射阵元发射宽频带信号的位置，计算发射阵元相对目标的侧视角度；

S4、根据发射阵元相对目标的侧视角度，计算信号发射时刻发射阵元指向性的幅值；

S5、根据接收阵元接收目标回波信号的位置，计算接收阵元相对目标的侧视角度；

S6、根据接收阵元相对目标的侧视角度，在距离向频域实现延时发射信号的幅值加权；

S7、根据收、发阵元指向性的幅值，在距离向频域实现回波信号的幅值加权。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述步骤S3发射阵元相对目标的侧视角度的计算公式为：

其中x_t＝v·PRI表示信号发射时发射阵元在方位向的位置，v表示声纳载体速度，表示脉冲重复时间序列，T_p表示脉冲重复周期，P_ping表示发射的脉冲总数，M表示接收阵元个数；R₀和X₀分别表示点目标的距离向坐标和方位向坐标；arctan表示反正切运算。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述的步骤S4发射阵元指向性幅值的计算公式为：

其中f_r表示宽频带信号的距离向瞬时频率；λ(f_r)表示与距离向瞬时频率f_r相对应的波长；D_t表示发射阵元在方位向的长度。

作为本发明的一个优选的技术方案，所述步骤S5接收阵元相对目标的侧视角度的计算公式为：