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基于Retinex变分分解的合成孔径声呐图像增强方法 被引量:1
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作者 雷亮 钟何平 +1 位作者 李涵 唐劲松 《声学技术》 北大核心 2025年第3期438-444,共7页
针对合成孔径声呐图像灰度不均匀所带来的信息判别难的问题,提出了一种基于视网膜反射增强的合成孔径声呐图像增强方法。首先通过纹理、结构先验和保真项建立目标函数,对图像进行分解,得到照度分量和反射分量的估计,然后对分解得到的反... 针对合成孔径声呐图像灰度不均匀所带来的信息判别难的问题,提出了一种基于视网膜反射增强的合成孔径声呐图像增强方法。首先通过纹理、结构先验和保真项建立目标函数,对图像进行分解,得到照度分量和反射分量的估计,然后对分解得到的反射分量进行去噪和增强控制,最后对照度分量的距离向灰度进行均衡后再对照度分量进行伽马变换增强,保证图像整体的增强效果。此外,还从主观评价和客观评价的角度与已有经典算法进行了对比分析。实验结果表明:与其他算法相比,文章所提算法在处理不同合成孔径声呐图像时,视觉效果提升明显。处理后的图像在保持图像自然度的同时,在对比度保持、均衡效果和失真度三个方面具有明显优势。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 均衡 变分分解 视网膜反射增强
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基于隐式神经表示的圆周合成孔径声呐图像增强算法
2
作者 李博文 杜选民 曾赛 《声学技术》 北大核心 2025年第4期610-619,共10页
使用时域反投影算法的圆周合成孔径声呐图像重建会在远离成像场景中心位置的脉冲响应中引入不对称性,从而导致圆周合成孔径声呐的成像分辨率降低。理论上可以通过成像系统点扩散函数与圆周合成孔径声呐成像结果的反卷积运算来修正图像... 使用时域反投影算法的圆周合成孔径声呐图像重建会在远离成像场景中心位置的脉冲响应中引入不对称性,从而导致圆周合成孔径声呐的成像分辨率降低。理论上可以通过成像系统点扩散函数与圆周合成孔径声呐成像结果的反卷积运算来修正图像模糊。由于圆周合成孔径声呐的点扩散函数具有空变性,且反卷积是一个不适定逆问题,对噪声很敏感,导致模糊修正效果不佳。针对点扩散函空变性问题,文章利用隐式神经表示神经网络方法对水中圆周合成孔径声呐图像进行反卷积处理,可以纠正重建图像的高阶相位误差,并通过改进隐式神经表示网络提高算法的鲁棒性。计算机仿真和湖上试验结果表明,该方法比传统反卷积方法具有更好的图像增强效果。 展开更多
关键词 圆周合成孔径声呐 点扩散函数 反卷积 图像增强 隐式神经表示 神经网络
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双时相合成孔径声呐图像目标变化检测方法
3
作者 曾腾 韦琳哲 黄海宁 《应用声学》 北大核心 2025年第2期434-440,共7页
水下环境和水声信道随时间动态变化,合成孔径声呐形成的地貌或目标结果也会随之变化,导致目标漏检和场景认知度低,给水下安防和无人导航等带来较大隐患。针对该问题,该文提出了基于双时相的合成孔径声呐变化目标检测方法,根据帧间声图... 水下环境和水声信道随时间动态变化,合成孔径声呐形成的地貌或目标结果也会随之变化,导致目标漏检和场景认知度低,给水下安防和无人导航等带来较大隐患。针对该问题,该文提出了基于双时相的合成孔径声呐变化目标检测方法,根据帧间声图地理信息和特征的匹配,完成像素级的差异分析比对,实现变化目标的检测和标注。经试验数据验证,该方法能够准确检测和标注预设的变化区域,对水下场景变化规律的掌握和威胁目标的监测具有重要意义。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 变化检测 目标检测 图像处理
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多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法
4
作者 田振 钟何平 唐劲松 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2150-2159,共10页
为解决6自由度运动误差存在情形下的多子阵合成孔径声呐快速运动补偿与成像问题,本文提出一种多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法。在考虑6自由度运动误差随方位时间6阶空变特性的基础上,对双根号形式距离历程进行泰勒级数... 为解决6自由度运动误差存在情形下的多子阵合成孔径声呐快速运动补偿与成像问题,本文提出一种多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法。在考虑6自由度运动误差随方位时间6阶空变特性的基础上,对双根号形式距离历程进行泰勒级数展开并保留至6阶项,进而推导得到严格解析的点目标响应二维谱,通过对传统四阶模型的距离多普勒算法进行改进,同时实现了6自由度运动误差的快速补偿和图像重建。仿真分析和实测数据成像结果表明了所提算法的有效性和高效率,可为大场景宽测绘带多子阵合成孔径声呐快速运动补偿和高分辨成像提供理论依据。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 多子阵 运动补偿 成像算法 运动误差 距离多普勒算法 方位空变 6阶模型
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合成孔径声呐时延估计误差校正改进算法
5
作者 陈世平 张鹏飞 +2 位作者 王朋 迟骋 刘纪元 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期11-20,共10页
由相位解缠错误造成的时延估计误差会严重降低合成孔径声呐时延估计的精度。现有的时延估计误差校正算法采用二次函数作为时延的拟合模型,该模型在距离向近端和远端处不符合时延空变规律,拟合误差较大且无法估计载体的横荡和升沉运动。... 由相位解缠错误造成的时延估计误差会严重降低合成孔径声呐时延估计的精度。现有的时延估计误差校正算法采用二次函数作为时延的拟合模型,该模型在距离向近端和远端处不符合时延空变规律,拟合误差较大且无法估计载体的横荡和升沉运动。针对该问题,文章提出一种改进的时延估计误差校正算法,利用时延的距离空变函数代替二次函数作为拟合模型。数值仿真和实验结果表明,相较于参考算法,改进算法校正时延估计误差的效果更好、速度更快,同时还能准确地估计载体的横荡和升沉运动。运动补偿结果显示了改进算法能较好地提升成像质量。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 时延估计 相位解缠 随机抽样一致算法
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条带式合成孔径声呐相位梯度自聚焦算法 被引量:6
6
作者 张友文 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期156-160,共5页
相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用;但PGA是针对聚束式合成孔径雷达提出的,不能直接用于条带式合成孔径声呐,为补偿小运动误差对合成孔径声纳图像造成的影响,文中考察了条带式合成孔径... 相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用;但PGA是针对聚束式合成孔径雷达提出的,不能直接用于条带式合成孔径声呐,为补偿小运动误差对合成孔径声纳图像造成的影响,文中考察了条带式合成孔径声呐运动误差模型和聚束合成孔径声呐运动误差模型之间的内在关系,推导了条带式合成孔径声呐的误差模型,提出了把相位梯度自聚焦应用到条带式合成孔径声呐的相应方式.首先,将条带式合成孔径声呐的成像沿方位向分割为有重叠的小的条带,然后,用聚束式PGA算法分别对各分块后的图像进行自聚焦处理,最后将各聚焦后的分块图像以适当的方式拼接在一起形成新的图像,从而实现条带模式合成孔径声呐的PGA处理.水池数据的处理证实了本文方法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 相位梯度自聚焦 条带式合成孔径声呐 聚束式合成孔径声呐
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一种基于分段DPC和拟合的合成孔径声呐运动补偿方法 被引量:17
7
作者 江泽林 刘维 +2 位作者 李保利 刘纪元 张春华 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期1185-1189,共5页
为了解决大测绘带条件下合成孔径声呐的运动误差在斜距向上的空变性会影响运动补偿效果的问题,该文提出了一种基于分段的偏移相位中心(Displaced Phase Center,DPC)算法和拟合的运动误差估计及补偿方法。该方法首先对原始回波数据在斜... 为了解决大测绘带条件下合成孔径声呐的运动误差在斜距向上的空变性会影响运动补偿效果的问题,该文提出了一种基于分段的偏移相位中心(Displaced Phase Center,DPC)算法和拟合的运动误差估计及补偿方法。该方法首先对原始回波数据在斜距向上进行分段,利用DPC算法估计各个子段的斜距运动误差,其后利用最小二乘方法对声呐运动的横荡误差和升沉误差进行估计,最后对不同斜距上的原始回波数据做逐点非均匀运动补偿处理。仿真和湖试数据处理结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 运动补偿 分段偏移相位中心方法 拟合
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基于图形处理器的合成孔径声呐实时距离多普勒成像算法 被引量:9
8
作者 钟何平 唐劲松 +2 位作者 张森 张学波 田振 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1899-1904,共6页
该文提出一种基于图形处理器(GPU)的距离多普勒成像算法(RDA),为合成孔径声呐(SAS)的实时成像提供了新的途径。通过GPU平台上的并行方法进行距离向脉冲压缩、固定相位补偿和方位向脉冲压缩,显著提升了距离多普勒成像算法效率。仿真和实... 该文提出一种基于图形处理器(GPU)的距离多普勒成像算法(RDA),为合成孔径声呐(SAS)的实时成像提供了新的途径。通过GPU平台上的并行方法进行距离向脉冲压缩、固定相位补偿和方位向脉冲压缩,显著提升了距离多普勒成像算法效率。仿真和实验结果表明:在满足成像分辨率的前提下,该文设计的基于GPU的并行RDA和CPU串行算法相比,加速比可达到22,满足实时SAS成像需求。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 距离多普勒算法 图形处理器 并行计算
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四阶模型的多接收阵合成孔径声呐距离-多普勒成像算法 被引量:13
9
作者 张学波 唐劲松 +2 位作者 张森 白生祥 钟何平 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期1592-1598,共7页
该文以多接收阵合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,SAS)中任意一个接收阵元和发射阵组成的子系统为研究对象,采用四阶泰勒多项式近似其具有双根号形式的斜距历程,利用级数反演方法和相位驻留原理推导了子系统的2维频域系统传递函数... 该文以多接收阵合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,SAS)中任意一个接收阵元和发射阵组成的子系统为研究对象,采用四阶泰勒多项式近似其具有双根号形式的斜距历程,利用级数反演方法和相位驻留原理推导了子系统的2维频域系统传递函数,并在此基础上提出一种适用于宽波束和长接收基阵情况下的距离-多普勒成像算法。该方法先对各子系统的回波数据进行成像处理,然后对所有的子图像进行相干叠加以获得所需的高分辨SAS复图像。通过仿真实验和实测数据的验证,证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 多接收阵合成孔径声呐 级数反演 相位驻留原理 距离-多普勒成像算法
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合成孔径声呐多接收阵数据融合CS成像算法 被引量:13
10
作者 张学波 唐劲松 钟何平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期240-244,共5页
多接收阵合成孔径声呐中收、发阵元空间的分置,使得斜距历程成为2个独立的双曲函数之和;因而很难获得其快速成像算法所必须的距离多普勒域和二维频域内的解析表达式.文中将收、发相位历程对方位向多普勒频率的贡献分开来考虑,把多接收... 多接收阵合成孔径声呐中收、发阵元空间的分置,使得斜距历程成为2个独立的双曲函数之和;因而很难获得其快速成像算法所必须的距离多普勒域和二维频域内的解析表达式.文中将收、发相位历程对方位向多普勒频率的贡献分开来考虑,把多接收阵模式下的时域回波数据等效为准收发合置项和收发分置畸变项的二维卷积.因此去收发分置畸变项处理之后,多接收阵合成孔径声呐就转换为传统的收发合置合成孔径声呐成像问题.在此基础上,文中给出了一种基于该方法的CS成像算法.最后,仿真实验和湖试结果验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 合成孔径声呐 多接收阵 驻相方法 CS算法 数据融合
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合成孔径声呐并行实时处理研究 被引量:5
11
作者 刘纪元 李淑秋 +2 位作者 李丽英 张春华 李启虎 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期777-783,共7页
该文论述了合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,SAS)系统的图像重建算法选择、参数选择和并行处理方式,并提出一种基于 SHARC信号处理机 SAS实时成像实现方法,结合自行研制的原理样机中信号处理系统特点,采用两级流水线:第一级利用... 该文论述了合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,SAS)系统的图像重建算法选择、参数选择和并行处理方式,并提出一种基于 SHARC信号处理机 SAS实时成像实现方法,结合自行研制的原理样机中信号处理系统特点,采用两级流水线:第一级利用空间采样间隔时间做序贯处理,完成正交解调、脉冲压缩功能;第二级采用批(帧)处理完成方位聚焦。两级流水线,仅用一级(第二级)的时间开销,就完成了图像重建。为满足实时性要求,两级都采用了并行处理。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 实时处理 SAS 图像重建算法 SHARC信号处理机 成像
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合成孔径声呐Chirp Scaling成像算法 被引量:6
12
作者 张友文 孙大军 +1 位作者 田坦 张殿伦 《声学技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期193-196,共4页
在合成孔径声呐领域中经典的成像处理方法是距离-多普勒算法。距离-多普勒算法的主要缺点是在进行方位处理时需要进行距离二次脉压和在进行距离徙动校正时需要进行插值处理,这样将导致运算量迅速增加,并且降低了成像精度。而ChirpScalin... 在合成孔径声呐领域中经典的成像处理方法是距离-多普勒算法。距离-多普勒算法的主要缺点是在进行方位处理时需要进行距离二次脉压和在进行距离徙动校正时需要进行插值处理,这样将导致运算量迅速增加,并且降低了成像精度。而ChirpScaling算法是在二维频域中精确实现距离门徙动校正和二次距离压缩,避免了插值运算,用该算法处理了仿真点目标的回波数据,结果表明该算法既能够实现更加精确的成像又能够避免插值运算而提高运算效能。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 CHIRP SCALING算法 距离单元徙动修正
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被动合成孔径声呐阵列目标远程定位 被引量:10
13
作者 黄勇 李宇 刘纪元 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期526-531,共6页
该文讨论了被动合成孔径声呐远程定位问题。首先得到了合成孔径声呐阵列接收的声场方程,利用简正波滤波新方法,通过短线阵的水平移动,实现远程目标方位、深度及距离的定位。数值仿真结果表明,通过阵列的移动,可以合成大的孔径,提高目标... 该文讨论了被动合成孔径声呐远程定位问题。首先得到了合成孔径声呐阵列接收的声场方程,利用简正波滤波新方法,通过短线阵的水平移动,实现远程目标方位、深度及距离的定位。数值仿真结果表明,通过阵列的移动,可以合成大的孔径,提高目标的方位、距离估计精度。对合成孔径声呐阵列,利用简正波滤波方法可以很有效地实现对目标方位、深度及距离的估计。 展开更多
关键词 被动合成孔径声呐 远程定位 简正波滤波
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合成孔径声呐技术研究(综述) 被引量:13
14
作者 孙大军 田坦 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第1期51-56,共6页
合成孔径声呐 (SAS)技术已经成为 90年代水声领域研究的热点之一 .本文的目的是综述这一技术的研究进展 ,为开展这方面研究的人员提供一定的参考 .文中首先回顾了SAS技术的发展历程 .然后对合成孔径技术在水声应用中的介质稳定性、运动... 合成孔径声呐 (SAS)技术已经成为 90年代水声领域研究的热点之一 .本文的目的是综述这一技术的研究进展 ,为开展这方面研究的人员提供一定的参考 .文中首先回顾了SAS技术的发展历程 .然后对合成孔径技术在水声应用中的介质稳定性、运动补偿。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 SAS 介质稳定性 运动补偿
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多接收基元合成孔径声呐频域数据融合算法 被引量:3
15
作者 张友文 张殿伦 +1 位作者 田坦 孙大军 《声学技术》 CSCD 北大核心 2007年第6期1094-1097,共4页
单接收基元合成孔径声呐基阵的速度是严格受到限制的,这主要是由于为了保证方位向不出现栅瓣,方位的采样间隔必须小于换能器的半径。通过使用Vernier阵技术可以增加声呐平台的速度,同时在相同的时间内获得比单个接收基元合成孔径声呐更... 单接收基元合成孔径声呐基阵的速度是严格受到限制的,这主要是由于为了保证方位向不出现栅瓣,方位的采样间隔必须小于换能器的半径。通过使用Vernier阵技术可以增加声呐平台的速度,同时在相同的时间内获得比单个接收基元合成孔径声呐更大的测绘面积。虽然我们可以通过预处理把多接收基元的回波数据转换成单接收基元的回波数据,但是这种处理需要耗费大量的时间,因此最终影响整个合成孔径处理算法的效能。文章提供了一个高效的多接收基元合成孔径声呐数据融合方法,该方法主要是利用了快速的傅里叶变换算法把数据变换到频域,然后再进行数据预处理,因此提高了数据融合的有效性,水池试验结果表明该算法是有效的和精确的。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 多接收基元 数据融合
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合成孔径声呐多子阵数据融合算法 被引量:3
16
作者 汪海涛 唐劲松 苑秉成 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第3期510-512,共3页
与合成孔径雷达成像不同,合成孔径声呐运动速度与声波传播速度可比拟,"停-走-停"(Stop-and-Hop)近似不能满足高分辨合成孔径声呐成像的要求;多子阵技术的应用提高了合成孔径声纳的测绘效率,同时带来了如何综合利用各接收子阵... 与合成孔径雷达成像不同,合成孔径声呐运动速度与声波传播速度可比拟,"停-走-停"(Stop-and-Hop)近似不能满足高分辨合成孔径声呐成像的要求;多子阵技术的应用提高了合成孔径声纳的测绘效率,同时带来了如何综合利用各接收子阵回波数据的问题。基于距离多普勒算法的合成孔径声呐多子阵数据融合算法,继承了等效相位中心(DPC)的思想,简化了成像过程;在此基础上,精确补偿了DPC近似和Stop-and-Hop近似带来的误差,保证了成像精度。仿真试验的成像结果证明该方法是有效的。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 多子阵 等效相位中心(DPC) 数据融合
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圆周合成孔径声呐技术综述 被引量:5
17
作者 杜选民 曾赛 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期323-333,共11页
圆周合成孔径声呐(Circular Synthetic Aperture Sonar,CSAS)具有亚波长量级的二维分辨率、三维成像能力和全方位观测能力,在水下威胁目标查证、战场环境侦察等领域具有广阔的应用前景。文章分析了CSAS成像原理及分辨率,对国内外CSAS试... 圆周合成孔径声呐(Circular Synthetic Aperture Sonar,CSAS)具有亚波长量级的二维分辨率、三维成像能力和全方位观测能力,在水下威胁目标查证、战场环境侦察等领域具有广阔的应用前景。文章分析了CSAS成像原理及分辨率,对国内外CSAS试验研究进展进行了综述,对CSAS成像算法、运动补偿、三维成像和后置处理等关键技术进行了分析,总结归纳了CSAS成像技术存在的问题,并对CSAS未来的发展进行了展望。 展开更多
关键词 圆周合成孔径声呐(CSAS) 层析成像 运动补偿 三维成像
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基于Chirp Scaling成像算法的高分辨聚束式合成孔径声呐 被引量:2
18
作者 张友文 孙大军 田坦 《声学技术》 CSCD 北大核心 2006年第4期271-275,共5页
基于两步处理算法和ChirpScaling算法,提出一种适用于条带式成像算法的通用高分辨聚束式合成孔径声呐(SAS)模型。该模型结合了谱分析(SPECAN)算法和ChirpScaling算法的优点,算法首先采用deramp和升采样处理技术实现方位的粗聚焦,消除了... 基于两步处理算法和ChirpScaling算法,提出一种适用于条带式成像算法的通用高分辨聚束式合成孔径声呐(SAS)模型。该模型结合了谱分析(SPECAN)算法和ChirpScaling算法的优点,算法首先采用deramp和升采样处理技术实现方位的粗聚焦,消除了聚束式SAS特有的方位频谱混迭现象,然后应用ChirpScaling原理实现距离的精确聚焦,并补偿deramp处理引起的方位相位误差,实现方位精聚焦。基于该通用模型,给出了实现的步骤,整个算法无需任何插值操作,只需复乘和FFT即可完成。该算法适用于宽测绘带高分辨率聚束式SAS的精确而高效成像处理。最后,通过计算机仿真,验证了该通用模型的有效性。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 聚束模式 CHIRP SCALING算法
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宽测绘带的合成孔径声呐宽带Chirp Scaling成像算法 被引量:1
19
作者 杨海亮 唐劲松 徐慨 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期73-77,共5页
合成孔径声呐要实现高分辨率成像不可避免地需采用宽带发射信号,但目前大部分快速算法都是建立在窄带近似基础上的,采用宽带信号作为发射信号使得现有大量的成像算法不再适用。针对此问题,本文提出了一种改进的基于宽测绘带条件下的宽... 合成孔径声呐要实现高分辨率成像不可避免地需采用宽带发射信号,但目前大部分快速算法都是建立在窄带近似基础上的,采用宽带信号作为发射信号使得现有大量的成像算法不再适用。针对此问题,本文提出了一种改进的基于宽测绘带条件下的宽带非线性Chirp Scaling算法,它通过引入三次和四次预滤波使得频域二维传递函数的三阶耦合项随距离时变,并同时引入四次Chirp scaling因子控制新的距离向调频率随距离二次变化。仿真表明,改进的算法可在保证较高测绘带宽度的前提下提高合成孔径声呐的成像分辨率。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 宽测绘带 宽带 非线性 CHIRP Scaling成像算法
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基于二次距离压缩的合成孔径声呐改进距离-多普勒算法 被引量:1
20
作者 范乃强 王英民 陶林伟 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期201-207,共7页
传统的距离-多普勒算法主要应用于合成孔径成像中正侧视或小斜视角情况。在合成孔径声呐实际应用中,经常需要在较大的斜视角模式下对目标成像,而此时距离向和方位向的耦合会非常严重。在研究经典距离-多普勒算法原理的基础上,改进了适... 传统的距离-多普勒算法主要应用于合成孔径成像中正侧视或小斜视角情况。在合成孔径声呐实际应用中,经常需要在较大的斜视角模式下对目标成像,而此时距离向和方位向的耦合会非常严重。在研究经典距离-多普勒算法原理的基础上,改进了适合大斜视角条件下成像的距离-多普勒算法。在放弃菲涅尔近似的条件下,提出了更精确的距离双曲线模型,并对算法进行了重新推导。提出了新的二次距离压缩方法,能更好地消除距离向和方位向的耦合。利用改进算法对成像区域中任意多个点目标上进了成像仿真。仿真结果表明,改进算法具有较高的分辨率和适中的运算量,比传统算法更适合应用于大斜视角成像。 展开更多
关键词 合成孔径声呐 距离-方位耦合 二次距离压缩 泰勒级数 菲涅尔假设
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