宽带干涉合成孔径声纳信号处理关键算法研究

建立宽带InSAS信号理论模型，包括系统模型、加性噪声和散斑统计特性以及与带宽的关系、子带间散斑相关性和噪声相关性。开展宽带、宽波束和宽测绘带条件下单站和多子阵合成孔径（含空间均匀采样和非均匀采样）成像算法研究。通过对精确时延史高阶近似得到解析性良好的距离和方位向空变的时延史，根据该相位史将多子阵数据补偿成单站等效数据。寻找二维空变情形下非均匀采样的校正方法。建立基于精确时延史高阶近似的二维频域信号模型，通过对STOLT变换的修改，得到基于二维频域宽带多子阵合成孔径成像算法；借鉴扩展波数域算法思想将距离徙动校正和方位向聚焦分离，使算法与宽带多子阵InSAS运动补偿算法结合。采用互相关得到粗高程，通过重采样得到无相位模糊的干涉图，克服宽带干涉中聚焦深度小问题并避免相位展开。在联合像素模型的基础上，分别采用多种宽带DOA估计和TOA估计方法，提出宽带相位估计和时延估计的宽带干涉信息处理新方法。

利用Helmholtz方程和Kirchhoff积分方程，推导了发射阵辐射声场模型和小面单元的声散射特性。针对合成孔径声纳宽波束的特点，提出了基于柱面坐标的互遮挡判决方法，应用遮挡判决和小面单元散射声场，完成了三维目标场景声场建模。根据建立的几何模型和声场模型，研究了合成孔径声纳的回波信号仿真算法。.为开展宽带、宽波束和宽测绘带条件下单站和多子阵合成孔径成像算法研究，将多接收阵合成孔径声纳系统可以看成多个双基地合成孔径声纳的组合，以任一个接收阵元和发射阵元组成的子系统为研究对象，利用各种不同的方法对其信号精确传播的时延史或者频域系统函数进行近似，得到快速成像算法所必须的解析性良好的二维频域系统函数，从而提出适用于不同应用情况的快速成像算法。. 针对传统质量图易受干涉条纹宽度的影响，及其在真实相位差等于2kπ的陡峭区域的低识别能力，提出了一种依靠法向量一致性来度量相位质量的方法。利用质量引导和最小不连续算法各自的优点，提出了一种质量引导和最小不连续相融合的相位展开算法，在保持相位解缠精度的同时，可以提高解缠效率。针对大块干涉图解缠效率低下的问题，提出了一种基于最小不连续的分块相位解缠算法。. 采用互相关得到粗高程，通过重采样得到无相位模糊的干涉图，可克服宽带干涉中聚焦深度小的问题并避免相位展开。在联合像素模型的基础上，分别采用多种宽带DOA估计和TOA估计方法，提出宽带相位估计和时延估计的宽带干涉信息处理新方法。研究了多频干涉合成孔径系统干涉信号处理中的相位融合问题，提出了一种基于联合像素模型和WAVES的多频干涉相位融合方法。