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专利号: 2021106169066
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种异构环境下多波束声呐成像方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤(1):对声呐发射的线性调频信号进行采样,采样后取得的数字信号s(n)如式(1)所示:

式(1)中,“Re()”表示取实部,“exp()”表示以自然常数e为底的指数函数, f0为载波频率,K为调频率,n为离散时间序号,fs为采样频率,N为采样点数;

步骤(2):将总长度为l的接收基阵划分为M个子阵,为满足角度分辨率的要求,子阵长度L参照 设置,那么子阵个数M如式(2)所示:其中,λ为发射信号的波长,ΔΦ为角度分辨率;

步骤(3):CPU为回波数据所需的存储空间分配内存,并且读取每个子阵接收到的回波数据x(m,n),将其送入存储空间缓存,以备GPU作进一步处理,回波数据如(3)所示:x(m,n)=αms(n‑τmfs)

其中,m=0,1,…,M‑1为M个子阵的序号,αm表示接收到第m路回波的幅度衰减因子,这里τm为第m个子阵收到回波相对于基准子阵的时延,若探测距离r满足式(4),则判定信号近似平面波传播:

则τm如式(5)所示:

式(5)中,d为子阵间隔且等于λ/2,θ为回波相对于基阵法线方向的入射角,c为声波在水中传播的速度;

步骤(4):GPU直接调用其自带的CUFFT加速库中的cufftExecC2C函数,对回波数据x(m,n)做空间向快速傅里叶变换,如式(6)所示:再对B(k,n)做距离向快速傅里叶变换,如式(7)所示:步骤(5):在GPU中将数字信号s(n)按式(8)进行变换:再次调用GPU中的cufftExecC2C函数,按式(9)得到信号y(k,n):*

其中,() 表示复共轭运算;

步骤(6):GPU将y(k,n)传回CPU,CPU对y(k,n)进行取模后实现成像。

2.根据权利要求1所述的一种异构环境下多波束声呐成像方法,其特征在于:以CPU为主处理器完成分配回波数据所需的内存、读取回波数据和数据成像,以GPU为协处理器实现二维快速傅里叶变换和距离向脉冲压缩;在空间向处理时,在GPU中直接调用CUFFT库函数对回波数据并行处理;在距离向处理时,通过沿空间向子阵的划分,使得GPU对回波数据同时并行处理。