[发明专利]一种实时三维成像声纳的近场宽视角波束形成方法

摘要

本发明属于三维声纳技术领域，并公开了一种实时三维成像声纳的近场宽视角波束形成方法，该方法包括如下步骤：获取声纳系统的回波采样数据矩阵S；计算聚焦目标点位于菲涅尔时延区域以内和以外的时延加权系数k1、k2；对回波采样数据进行L点离散傅里叶变换，获得回波信号S(l)；对回波信号S(l)进行幅值加权和相位补偿，获得补偿后的回波信号对该信号进行快速傅里叶变换，获得空间波束强度的表达式，并计算空间波束强度。本发明对聚焦目标点位于菲涅尔时延区域以外并位于拟定成像视角范围以内的情况，采用最小二乘法对时延加权系数进行优化，在保证近场波束形成计算效率的前提下，可有效提升近场聚焦精度，扩展近场成像的视角。

主权项

1.一种实时三维成像声纳的近场宽视角波束形成方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1获取声纳系统的回波采样数据矩阵S，该声纳系统是由I个换能器阵元组成的换能器阵列，所述回波采样数据矩阵S的维数为K×I，其中K表示时域上的采样点数；S2当聚焦目标点位于菲涅尔时延区域以内时，依据菲涅尔时延表达式获得时延加权系数k1、k2的取值，当聚焦目标点位于菲涅尔时延区域以外并位于拟定成像视角范围以内时，利用最小二乘法获得该情况下时延加权系数k1、k2的取值；S3采用频域波束形成算法，对步骤S1获得的回波采样数据进行L点离散傅里叶变换，获得对应频率索引号l的回波信号S(l)；S4根据设定的换能器阵列的激励权值w对步骤S3获得的回波信号S(l)进行幅值加权，同时根据步骤S2获得的时延加权系数k₂对其进行相位补偿，获得补偿后的回波信号S5对步骤S4获得的补偿后的回波信号进行快速傅里叶变换，获得空间波束强度的表达式，并根据步骤S2获得的时延加权系数k₁计算空间波束强度。