合成孔徑聲納成像模型的二維距離誤差分析方法、系統(tǒng) 技術領域 [0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種合成孔徑聲納成像模型的二維距離 誤差分析方法、系統(tǒng)。 背景技術 [0002] 基于合成孔徑聲納技術能夠得到與光學媲美的水下聲學圖像，能夠極大得支撐海 底測繪、水下考古、小目標探查等水下工程的應用。當前合成孔徑聲納采用一個發(fā)射陣元、多個接收陣元組成線列陣的方式，能夠同時實現(xiàn)大測繪帶、高分辨率，極大地推動了合成孔徑實用化的道路。 [0003] 多個接收陣元的采用使得合成孔徑聲納成像極為復雜，因為傳統(tǒng)快速成像算法主 要面向收發(fā)合置合成孔徑聲納，因此必須根據(jù)改進傳統(tǒng)成像算法才能應用到多接收陣元合 成孔徑聲納中。為了發(fā)展多接收陣元快速成像算法，通常的做法是對收發(fā)分置方式的雙程 斜距歷程進行泰勒級數(shù)近似，二階泰勒級數(shù)近似方法、三階泰勒級數(shù)近似方法、四階泰勒級數(shù)近似方法、四階勒讓德多項式近似方法、四階切比雪夫多項式近似方法等都被當前合成 孔徑成像領域的學者應用到聲納成像中。這些成像模型的近似處理都會帶來近似誤差，一 般來說，近似誤差超過波長的八分之一就會顯著影響成像質(zhì)量。基于成像模型推導成像算 法中各步驟所需要的相位誤差補償函數(shù)、編寫成像程序、利用仿真數(shù)據(jù)對成像程序進行校 驗、對仿真結(jié)果的方位向剖面、方位向分辨率、峰值旁瓣比、積分旁瓣比進行分析后才能得出該成像模型優(yōu)劣的評價結(jié)論，整個過程繁瑣、耗時長，容易造成人力、物力上的浪費。 發(fā)明內(nèi)容 [0004] 針對傳統(tǒng)合成孔徑聲納成像模型優(yōu)劣評估不直觀、耗時長帶來的人力、物力成本 浪費等問題，本發(fā)明提出一種合成孔徑聲納成像模型的二維距離誤差分析方法。在本發(fā)明 的所述二維距離誤差分析方法中，所提出的所述二維距離誤差分析方法能夠直接定量計算 合成孔徑聲納成像模型的距離誤差，并根據(jù)誤差直接評估成像模型的優(yōu)劣，極大地提升了 效率。 [0005] 本發(fā)明為解決技術問題采取的技術方案：所述二維距離誤差分析方法首先在距離 向上根據(jù)等間距采樣的方式確定目標的距離，在方位向上根據(jù)波束寬度確定最遠距離目標 所對應的合成孔徑長度及目標在方位向上的坐標，然后根據(jù)合成孔徑聲納的精確傳播時間 計算合成孔徑聲納運動所歷經(jīng)的雙程斜距歷程，針對待評估成像模型的近似斜距歷程計算 距離誤差，在距離誤差基礎上添加陣元指向性函數(shù)的影響，并對所計算的距離誤差求平均 處理，最后對所有目標計算距離誤差便得到僅依賴于距離和陣元的二維距離誤差，本發(fā)明 的所述二維距離誤差分析方法主要包含如下步驟： [0006] （1）在距離向上根據(jù)等間距采樣的方式確定目標的距離； [0007] （2）在方位向上根據(jù)波束寬度確定最遠距離目標所對應的合成孔徑長度及目標在 方位向上的坐標； [0008] （3）根據(jù)合成孔徑聲納的精確傳播時間，計算合成孔徑聲納收、發(fā)陣元運動所歷經(jīng)的雙程斜距歷程； [0009] （4）針對待評估成像模型的近似斜距歷程計算距離誤差； [0010] （5）在距離誤差基礎上添加陣元指向性函數(shù)的影響； [0011] （6）對所計算的距離誤差求平均處理； [0012] （7）針對所有目標、所有接收陣元，計算距離誤差便得到二維距離誤差。 [0013] 依本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種合成孔徑聲納成像模型的二維距離誤差分 析方法，其中所述二維距離誤差分析方法包括如下步驟： [0014] S1，在距離向上根據(jù)等間距采樣的方式確定目標的距離； [0015] S2，在方位向上根據(jù)波束寬度確定最遠距離目標所對應的合成孔徑長度及目標在 方位向上的坐標； [0016] S3，根據(jù)合成孔徑聲納的精確傳播時間，計算合成孔徑聲納收、發(fā)陣元運動所歷經(jīng)的雙程斜距歷程； [0017] S4，針對待評估成像模型的近似斜距歷程計算距離誤差； [0018] S5，在距離誤差基礎上添加陣元指向性函數(shù)的影響； [0019] S6，對所計算的距離誤差求平均處理； [0020] S7，針對所有目標、所有接收陣元，計算距離誤差，以得到二維距離誤差。 [0021] 作為本發(fā)明的技術方案的進一步改進，在所述步驟S1中，在距離向上根據(jù)等間距 采樣的方式確定目標的距離的計算公式為： ，其中 表示目標距離，下 標 表示在測繪帶內(nèi)以等間距方式取的 個不同目標的距離，且所有距離按照 從小到大的順序排列，第一個距離值 大于測繪帶的最小距離，最后一個距離值 小于測 繪帶的最大距離。 [0022] 作為本發(fā)明的技術方案的進一步改進，在所述步驟2中，在方位向上根據(jù)波束寬度 確定最遠距離目標所對應的合成孔徑長度及目標在方位向上的坐標， 位置處的合成孔 徑長度 的計算公式為： ，其中 表示最遠位置處目標的距離， 表示對 應于最遠距離處目標的合成孔徑長度， 表示發(fā)射陣元的負3分貝波束寬度，所以對應 于最遠位置處目標的方位向坐標的值不能小于 ，考慮到正側(cè)視合成孔徑聲納的方位

1.合成孔徑聲納成像模型的二維距離誤差分析方法，其特征在于，所述二維距離誤差分析方法包括如下步驟： S1，在距離向上根據(jù)等間距采樣的方式確定目標的距離； S2，在方位向上根據(jù)波束寬度確定最遠距離目標所對應的合成孔徑長度及目標在方位向上的坐標； S3，根據(jù)合成孔徑聲納的精確傳播時間，計算合成孔徑聲納收、發(fā)陣元運動所歷經(jīng)的雙程斜距歷程； S4，針對待評估成像模型的近似斜距歷程計算距離誤差； S5，在距離誤差基礎上添加陣元指向性函數(shù)的影響； S6，對所計算的距離誤差求平均處理； S7，針對所有目標、所有接收陣元，計算距離誤差，以得到二維距離誤差； 在所述步驟S4中，針對待評估成像模型的近似斜距歷程計算距離誤差的計算公式為： ， 其中 表示針對第 個接收陣元計算的位于 位置處目標的距離， 表示待評估成像模型針對第 個接收陣元計算的位于 位置處目標的距離， 表示對應于發(fā)射信號中心頻率的波長， 表示依賴于方位向慢時間 、目標距離 、收發(fā)陣元間距的距離誤差； 在所述步驟S5中，在距離誤差基礎上添加陣元指向性函數(shù)的影響的計算公式是： ， 其中 表示位于 位置處目標相對發(fā)射陣元的角度，其計算公式為： ， 其中 表示求反正切計算， 表示發(fā)射陣元的二進制指向性函數(shù)，如果 ，則 的取值為1，如果 ，則 的取值為0，其中 表示考慮陣元指向性函數(shù)的距離誤差，其依賴于方位向慢時間 、目標距離 、收發(fā)陣元間距 ，其中 表示聲納平臺在方位向的運動速度， 表示在距離向上位置處 個目標共同的方位向坐標，下標 表示在測繪帶內(nèi)以等間 距方式取的 個不同目標的距離，且所有距離按照從小到大的順序排列，第一個距離值大于測繪帶的最小距離，最后一個距離值 小于測繪帶的最大距離。 2.根據(jù)權利要求1所述的二維距離誤差分析方法，其特征在于，在所述步驟S1中，在距離向上根據(jù)等間距采樣的方式確定目標的距離的計算公式為： ，其中表示目標距離。 3.根據(jù)權利要求1所述的二維距離誤差分析方法，其特征在于，在所述步驟S2中，在方位向上根據(jù)波束寬度確定最遠距離目標所對應的合成孔徑長度及目標在方位向上的坐標，位置處的合成孔徑長度 的計算公式為： ， 其中 表示發(fā)射陣元的負3分貝波束寬度，所以對應于最遠位置處目標的方位向坐標的值不能小于 ，考慮到正側(cè)視合成孔徑聲納的方位向非空變性質(zhì)，將在距離向上位置處 個目標的方位向坐標統(tǒng)一的取值為： 。