高分辨率的声纳成像基于宽带快速代收缩值解卷束束成形

科学领域:

• 水下声学成像系统的使用.
• 信号处理 信号处理
• 阵列信号处理 阵列信号处理

背景情况:

• 传统的光束成形 (CBF) 对于水下声学成像来说强大而简单,但受到雷利分辨率值的限制.
• 现有的解卷波束成形方法提高了分辨率,但与不连贯的目标和窄频信号作斗争,不匹配实际的声纳模型.
• 基于强度的方法由于交叉干扰而无法实现连贯的目标,并且不适合宽带信号.

研究的目的:

• 开发一种高分辨率的成像方法,用于在水下声学中的宽带连贯信号.
• 扩展脱卷束成形能力,超出基于强度的方法的局限性.
• 为了解决当前解卷技术与实际声纳成像模型之间的不匹配问题.

主要方法:

• 引入了矩阵转换技术,将宽带信号聚焦到参考频率,将它们近似为窄带.
• 开发了一种复杂域解卷束成形算法 (MFISTA),以减轻来自连贯目标的跨期干扰.
• 使用模拟与统一的线性数组和基于湖泊的实验进行验证.

主要成果:

• 拟议的MFISTA方法实现了主叶片宽度小于CBF的1/4和其他解卷方法的1/3 .
• 与其他方法相比,Sidelobe水平降低了超过5dB.
• 基于湖泊的实验证实了比基于强度的方法更好的分辨率,主叶宽度,侧叶水平和噪声免疫力.

结论:

• 矩阵转换和MFISTA方法有效地将解卷束形成扩展到宽带连贯信号,用于高分辨率的水下声学成像.
• 这种方法克服了基于强度的技术的局限性,在分辨率和性能上提供了显著的改进.
• 经过验证的性能证明了其在实际声纳成像应用中的潜力.