【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，特别涉及一种联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法和系统，其中所述声纳回波仿真方法能够高效、高精度地仿真多接收阵元合成孔径声纳回波信号。
技术介绍
1、对合成孔径声纳回波信号进行仿真是装备研制前校验各种信号处理、图像处理方法以及装备参数设计的唯一依据。随着合成孔径声纳朝着大测绘带宽方向的发展，合成孔径声纳目标回波的仿真也需要考虑大测绘带宽区域内多目标的情况。基于时域平移的多接收阵元合成孔径声纳回波仿真方法根据双程斜距历程与距离采样门之间的倍数关系，直接对发射信号进行平移来得到回波信号，当双程斜距历程与距离采样门之间的倍数关系为整数倍数时，能得到非常精确的仿真回波信号，然而当双程斜距历程与距离采样门之间的倍数关系为非整数倍数时，就必须将这个倍数关系进行四舍五入，也就是利用邻近的信号进行取值，这将会带来极大的误差。基于发射信号上采样的多接收阵元合成孔径声纳回波仿真方法，将发射信号进行上采样处理，然后根据双程斜距历程与上采样后的距离采样门之间的倍数关系，对发射信号进行平移、下采样处理就能得到回波信号，显然，该方法无论双程斜距历程与上采样前的距离采样门之间是整数倍数还是非整数倍数的倍数关系，都存在对发射信号上采样以及平移发射信号下采样两个操作，当双程斜距历程与上采样前的距离采样门之间是整数倍数关系时，将带来较多耗时。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提出了一种联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法和系统，当双程斜距历程与上采样前的距离采样门之间是整数倍
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，用于对多接收阵元合成孔径声纳进行回波仿真，其中所述声纳回波仿真方法包括如下步骤：
3、s1，计算多接收阵元合成孔径声纳的双程斜距历程；
4、s2，根据双程斜距历程与上采样前的距离采样门在空域计算采样门的偏移个数；
5、s3，判断上采样前的采样门的偏移个数是否是整数倍数，其中在采样门的偏移个数是整数倍数时，采用时域平移方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号，在采样门的偏移个数是非整数倍数时，采用基于发射信号上采样仿真方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号；
6、s4，在空域乘上对应的多普勒相位。
7、优选地，在所述步骤s1中，计算所述多接收阵元合成孔径声纳的双程斜距历程的计算公式是，其中下标表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统，参数表示目标在距离向的坐标，参数表示目标在方位向上的坐标，参数表示方位向上的慢时间，参数表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统中收发阵元之间的距离，参数表示声纳平台在方位向的运动速度，参数表示信号收发期间，发射信号的精确延迟，表达式为发射阵元沿方位向运动的距离，表达式发射阵元发射信号到第个接收阵元收到目标回波信号期间第个接收阵元沿方位向运动的距离。
8、优选地，参数的表达式为，其中参数表示水声声速。
9、优选地，在所述步骤s2中，根据双程斜距历程与上采样前的距离采样门在空域计算采样门的偏移个数的计算公式是，其中关系式表示距离采样门，参数表示采样频率，关系式表示四舍五入操作，参数表示水声声速，其中在所述步骤s3中，判断是否为0，如果，则表示上采样前的采样门的偏移个数是整数倍数，如果，则表示上采样前的采样门的偏移个数是非整数倍数。
10、优选地，在所述步骤s3中，在采样门的偏移个数是整数倍数时采用时域平移方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号的步骤包括如下步骤：
11、根据双程斜距历程与距离采样门在空域计算采样门的偏移个数，其计算公式是，关系式表示距离采样门，参数表示采样频率，关系式表示四舍五入操作，参数表示水声声速，参数表示采样门的偏移个数，参数表示目标在距离向的坐标，参数表示方位向上的慢时间；
12、根据计算的采样门的偏移个数，将发射的基带信号在空域进行延迟处理，其计算公式是，其中参数表示发射的基带宽频带信号，参数表示距离向的快时间，参数和参数分别表示目标在距离向、方位向上的坐标，表达式表示偏移个采样门之后信号经过上采样后的发射基带宽频带信号。
13、优选地，在采样门的偏移个数是非整数倍数时采用基于发射信号上采样仿真方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号的步骤包括如下步骤：
14、将发射的基带信号进行上采样操作，其计算公式是，其中参数表示发射的宽频带基带信号，参数表示对所述多接收阵元合成孔径声纳原始发射的基带信号进行倍上采样，参数表示上采样之后的结果，参数表示距离向上的快时间；
15、计算多接收阵元合成孔径声纳的双程斜距历程，其计算公式是，其中下标表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统，参数表示目标在距离向的坐标，参数表示目标在方位向上的坐标，参数表示方位向上的慢时间，参数表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统中收发阵元之间的距离，参数表示声纳平台在方位向的运动速度，参数表示信号收发期间，发射信号的精确延迟，表达式为发射阵元沿方位向运动的距离，表达式发射阵元发射信号到第个接收阵元收到目标回波信号期间第个接收阵元沿方位向运动的距离；
16、根据双程斜距历程与上采样后的距离采样门在空域计算采样门的偏移个数，其计算公式是，其中关系式表示距离采样门，参数表示采样频率，关系式表示四舍五入操作，参数表示上采样的倍数，参数表示水声声速；
17、根据计算的采样门的偏移个数将上采样后的基带线性调频信号进行延迟处理，其计算公式是，其中参数表示经过上采样后的发射基带宽频带信号，参数表示距离向上的快时间，参数表示计算的距离采样门的偏移个数，参数表示目标在距离向的坐标，参数表示目标在方位向的坐标，表达式表示偏移个采样门之后信号经过上采样后的发射基带宽频带信号；
18、将延迟后的信号下采样处理，其表达式是。
19、优选地，参数的表达式为。
20、优选地，在所述步骤s4中，在空域乘上对应的多普勒相位的表达式是，其中表达式表示载波频率，关系式表示虚数单位，关系式表示与双程斜距历程相对应的第个接收阵元的回波信号。
21、本专利技术还提供了一种联合上采样与信号平移的声纳回波仿真系统，用于对多接收阵元合成孔径声纳进行回波仿真，其中所述声纳回波仿真系统包括：
22、双程斜距历程计算单元，用于计算多接收阵元合成孔径声纳的双程斜距历程；
23、偏移个数计算单元，用于根据双程斜距历程与上采样前的距离采样门在空域计算采样门的偏移个数；
24、判断单元，用于判断上采样前的采样门的偏移个数是否是整数倍数，其中在采样门的偏移个数是整数倍数时，采用时域平移方法仿真所述多接收阵元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，用于对多接收阵元合成孔径声纳进行回波仿真，其特征在于，所述声纳回波仿真方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在所述步骤S1中，计算所述多接收阵元合成孔径声纳的双程斜距历程的计算公式是，其中下标表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统，参数表示目标在距离向的坐标，参数表示目标在方位向上的坐标，参数表示方位向上的慢时间，参数表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统中收发阵元之间的距离，参数表示声纳平台在方位向的运动速度，参数表示信号收发期间，发射信号的精确延迟，表达式为发射阵元沿方位向运动的距离，表达式发射阵元发射信号到第个接收阵元收到目标回波信号期间第个接收阵元沿方位向运动的距离。
3.根据权利要求2所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，参数的表达式为，其中参数表示水声声速。
4.根据权利要求1所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在所述步骤S2中，根据双程斜距历程与上采样前的距离采样门在空域计算采
5.根据权利要求1所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在所述步骤S3中，在采样门的偏移个数是整数倍数时采用时域平移方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号的步骤包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在采样门的偏移个数是非整数倍数时采用基于发射信号上采样仿真方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号的步骤包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，参数的表达式为。
8.根据权利要求1至7中任一所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在所述步骤S4中，在空域乘上对应的多普勒相位的表达式是，其中表达式表示载波频率，关系式表示虚数单位，关系式表示与双程斜距历程相对应的第个接收阵元的回波信号。
9.联合上采样与信号平移的声纳回波仿真系统，用于对多接收阵元合成孔径声纳进行回波仿真，其特征在于，所述声纳回波仿真系统包括：
10.根据权利要求9所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真系统，其特征在于，在所述判断单元判断上采样前的采样门的偏移个数是整数倍数时，所述声纳回波仿真系统采用时域平移方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号，其包括如下步骤：
11.根据权利要求所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真系统，其特征在于，在所述判断单元判断上采样前的采样门的偏移个数是非整数倍数时，所述声纳回波仿真系统采用基于发射信号上采样仿真方法仿真所述多接收阵元合成孔径声纳的回波信号，其包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，用于对多接收阵元合成孔径声纳进行回波仿真，其特征在于，所述声纳回波仿真方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在所述步骤s1中，计算所述多接收阵元合成孔径声纳的双程斜距历程的计算公式是，其中下标表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统，参数表示目标在距离向的坐标，参数表示目标在方位向上的坐标，参数表示方位向上的慢时间，参数表示第个接收阵元和发射阵元所组成的第个子系统中收发阵元之间的距离，参数表示声纳平台在方位向的运动速度，参数表示信号收发期间，发射信号的精确延迟，表达式为发射阵元沿方位向运动的距离，表达式发射阵元发射信号到第个接收阵元收到目标回波信号期间第个接收阵元沿方位向运动的距离。
3.根据权利要求2所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，参数的表达式为，其中参数表示水声声速。
4.根据权利要求1所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在所述步骤s2中，根据双程斜距历程与上采样前的距离采样门在空域计算采样门的偏移个数的计算公式是，其中关系式表示距离采样门，参数表示采样频率，关系式表示四舍五入操作，参数表示水声声速，其中在所述步骤s3中，判断是否为0，如果，则表示上采样前的采样门的偏移个数是整数倍数，如果，则表示上采样前的采样门的偏移个数是非整数倍数。
5.根据权利要求1所述的联合上采样与信号平移的声纳回波仿真方法，其特征在于，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张学波，赵恒斌，苏永涛，杨星，
申请(专利权)人：海底鹰深海科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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