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1、舰船电子巨程2年00第0期6`合成孔径声纳新进展李军霍国正郑一鸣(中船重工715研究所富阳1143)00摘要,。主要介绍低频宽带合成孔径声纳(SAS)湖上动态实验情况研究SAS的关键技术这是国内首次SAS动。,,,态湖上试验探测沉底目标并对目标轮廓进行描绘用简易装置测量拖体的姿态解算运动轨迹并进行运。。动补偿实验研究介绍了多基地方法来抗湖底混响的实验情况其中有些关键技术已经与国际先进水平同步。,。,句「究实验结果表明经过SAS处理后对沉底目标更为清晰地成像关键词合成孔径声纳动态试验运动补偿声纳由于这些独特的优点而广受关注。利用目1己卜兰宽带技术可提高斜距分辨力和具有
2、较低的旁上J二〕二,瓣的优点(相对于窄带而言)另外能较好地。合成孔径声纳(SA)S是在合成孔径雷达综合利用目标特性的频率响应SAS技术有,、。技术的基础上发展起来的早期的SAS技术广阔的应用前景可用于拖曳声纳舷侧阵声、、,多是由合成孔径雷达技术直接借用来的使纳拖线阵声纳舰壳声纳和拖线阵声纳组成。,;的双用窄带系统研究工作虽在持续进行但较少基地合成孔径声纳等等在军事上可用,,。,有投入实用的报导近年来SAS技术多是于综合探测水雷探测锚雷尤其是探测沉底,,。使用宽带系统已走出实验室进入海上试验雷和掩埋雷探测掩埋雷的物理机理是低频、`,,阶段处r原理样机阶段〔〕尚未进人实
3、用阶信号对海底有穿透能力利用SAS技术提高。。混比和分辨力SAS段信在海洋开发和民用方。常规声纳获得高方位分辨力的方法是升面也有广泛的应用高工作频率或加长声阵的物理孔径,但是频SAS的基本原理是通过声阵匀速直线,,,率的升高会降低声纳作用距离加长声阵的运动将沿航迹方向的回波数据相千累加形,。;物呷孔径会使水下设备过于庞大而SAS可成较大的虚拟孔径提高方位分辨力合成孔、利用低;顷小孔径物理声阵在远距离处(大于径声纳的物理基础是要求声场的空间相关半。50()m)e取得高方位分辨力(1一lom)SAS径和相干时间须大于合成孔径长度和进行孔,的一个突出优点是恒等分辨力,即在
4、任何斜径合成所需的时间大量实验证明声场的相,。距匕的分辨力都相等,而旁扫声纳的方位分干性足够好允许孔径合成,,。去年5月声学所与我所联合做辨力随着斜距的增加分辨力降低合成孔径了合成,::收稿口期1999年9月H口修改日期2o()0年8月10口:总第加期l李军等合成孔径声纳新进展孔径声纳原理试验,这是国内首次合成孔径方法,常用的算法有:相位梯度法、最大对比、。。,声纳湖上试验声阵在轨道上运动对悬浮在度法重叠相关法等相位梯度法是一种盲算,,。(blindalgor,thm)水中的点目标进行了成像分辨力试验取得法适用于窄带最大对比。。c5了优于30m分辨力的试验结果川今年
5、度法是基于点目标扩散的算法重叠相关法,,月我所独立进行了一次合成孔径声纳动态仅用在多阵元(或多波束)系统中是在SAS,,拖曳试验对合成孔径声纳的关键技术(相位中应用较为广泛的一种自动聚焦方法例如、误差补偿空间降采样率等)进行了系统的试汤姆逊公司采用此方法处理海试数据取得了,。验研究并对湖底的两个煤气瓶进行了合成优于d3B的增益由于运动补偿方法无法补。,,孔径成像试验这次试验是国内首次动态拖偿声传播误差自聚焦方法也有局限性因此曳试验,接近于将来正式使用的合成孔径声最佳相位误差补偿方法是运动补偿和自聚焦纳。合成孔径声纳技术正在进一步的研究中,的联合补偿。。离原理样机的目
6、标越来越近.22空间降采样率在获得较高的方位分辨力的同时,提高2,。技术难点勘测速率就会引起空间降采样率的问题这,在声纳应用中更为明显主要原因是声速较合成孔径声纳的高技术指标带来以下卞慢。空间降采样率的问题限制了拖曳速度或:,。要技术难点①相位误差补偿②空间降采样勘测速率(ACR),,率③对各种算法的挑战①宽带换能器技脉冲重复频率(PR)F的选取必须满足下,。:术⑤高精度姿态的拖体设计我所对最后两列不等式,axn个技术难点进行了技术攻关都取得阶段性ZV/D镇PRF镇C/2/(Rm一Rmi)(1),,:,:,:成果例如研制出宽带换能器(Q<2)为这式中V拖曳速度D阵元
7、长度C声,,。Rm:Rn:两次湖试提供了很好的声学平台以下着重速ax最大斜距im最小斜距。,论述前三个问题前一个不等式是解决方位模糊后一个.。21相位误差补偿不等式是解决距离模糊在作用距离较大的,,,允许孔径合成的最大相位误差是18/波情况下此不等式不成立即PRF镇Zv/D。:,长(厘米量级)引起相位误差的主要因数是因此出现了空间降采样率的问题产生空间拖体的运动误差和声传播误差。分辨力越高模糊。解决空间降采样率间题的方案通常有,。,,和作用距离越大合成引径长度就越长合成CTFM方案多波束方案多阵兀方案,,。孔径长度越长对平台的运动姿态要求越高(Veriner阵)
