[发明专利]一种基于脉冲对发射的目标声成像及测速方法与系统

权利要求书

1.一种基于脉冲对发射的目标声成像及测速方法，包括：

1)将信号发生器产生的脉冲对信号，经过功率放大器施加在发射换能器上，向媒质中辐射声波；

2)通过接收换能器阵列所有阵元接收辐射声波在媒质中目标散射形成的回波信号，并将所有阵元接收通道的信号经多通道信号采集转换为数字信号；

3)各接收通道数字信号经数字信号处理器进行延时叠加处理，完成对所有扫描波束的计算，得到波束形成；

4)根据波束形成结果，获得目标所在体像素的径向速度估计以及扫描声图像，其中通过以下步骤获得目标所在体像素的径向速度估计：

4.1)对波束形成结果中波束指向角(θ_ap,θ_eq)方向波束的实信号进行正交解调，获得基带复信号；

4.2)根据基带复信号，用时间窗口截取包含第i个目标所在区间回波的时域复信号片段；

4.3)计算接收换能器阵列中阵元与位于(θ_ap,θ_eq)方向波束中，且在距离为r₀处体像素内的第i个点目标之间的时间延迟关系；

4.4)将时域复信号片段代入时间延迟关系，并求取自相关函数；

4.5)依据自相关函数在时间间隔T处的相角，得到第i个点目标的体像素的径向速度估计；

4.6)重复步骤4.1)-4.5)，获得目标所在体像素的径向速度估计。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的脉冲对信号由两个相同且且时间间隔为T的单脉冲信号组成；所述单脉冲信号为时域的窄脉冲信号，或经过脉冲压缩实现时域窄脉冲的时域编码信号；所述发射换能器包括单个换能器、发射换能器阵。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收换能器阵列所有阵元接收通道接收到的同一点状目标的散射幅度相同。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的波束是在二维方向上扫描的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声图像通过以下步骤获得：

1)提取波束的时域信号包络，完成对所有扫描波束的计算，得到脉冲对扫描声图像；

2)对所述的脉冲对扫描声图像的图像失真进行校正，并显示校正后声图像。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，采用解卷积方法，通过过门限判决，获得目标所在的像素集合，实现所述校正；所述的门限是通过计算本底图像灰度均值获得。

7.一种基于脉冲对发射的目标声成像及测速系统，包括信号发生器、功率放大器、发射换能器阵列、多通道信号采集器、数字信号处理器、波束形成模块、速度估计模块和图像显示模块，其中：信号发生器模块用以产生一组脉冲对信号；经功率放大器施加在发射换能器阵列上，以向媒质中辐射声波；接收换能器阵列接收辐射声波在媒质中目标散射形成的回波信号，并经多通道信号采集转换为数字信号；波束形成模块中的数字信号处理器处理数字信号，完成波束形成；速度估计模块根据波束形成结果，得到目标所在体像素的径向速度；图像显示模块提取波束的时域信号包络，完成对所有扫描波束的计算，获得并显示扫描声图像；通过以下步骤获得目标所在体像素的径向速度：

1)对波束形成结果中波束指向角(θ_ap,θ_eq)方向波束的实信号进行正交解调，获得基带复信号；

2)根据基带复信号，用时间窗口截取包含第i个目标所在区间回波的时域复信号片段；

3)计算接收换能器阵列中阵元与位于(θ_ap,θ_eq)方向波束中，且在距离为r₀处体像素内的第i个点目标之间的时间延迟关系；

4)将时域复信号片段代入时间延迟关系，并求取自相关函数；

5)依据自相关函数在时间间隔T处的相角，得到第i个点目标的体像素的径向速度估计；

6)重复步骤1)-5)，获得目标所在体像素的径向速度估计。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括图像校正模块，对所述声图像进行校正。