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原文传递一种分层介质中的目标检测与定位方法

专利名称：	一种分层介质中的目标检测与定位方法
摘要：	本发明提供的一种分层介质中的目标检测与定位方法。一换能器阵列置于分层介质表面，采用一发多收方式进行研究。发射阵元向分层介质发射一个声脉冲作为前向声束；各接收阵元接收前向声束经目标产生的散射信号和界面反射信号。让这两个信号首先进行时间反转，再提前一个适当时差从各接收阵元发射作为逆向声束。在发射声束到达目标的旅行时的瞬刻，将前向声束分别和各个逆向声束在时域上进行卷积；继之，将时间‑空间域上这两个声束的卷积转换为频域‑空间域上它们的傅氏变换的乘积，得到多组发射与接收对相应的快照。对得到的多组快照进行相干叠加，得到一个峰状分布，峰顶的位置就是目标所在位置。从而实现分层介质中目标检测和定位。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院声学研究所
发明人：	杨红娟;汪承灏;李鉴;高翔;马军;王文
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910838550.3
公开号：	CN110455931A
代理机构：	北京亿腾知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈霁
分类号：	G01N29/44(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	100190北京市海淀区北四环西路21号
主权项：	1.一种分层介质中目标检测与定位方法，包括：一换能器阵列置于分层介质表面，采用一发多收方式，发射阵元向分层介质发射一个声脉冲作为前向声束；各接收阵元接收前向声束经目标而产生的散射信号和界面反射信号；将接收的散射信号和界面反射信号，进行时间反转后，再提前一个适当的时差从各接收阵发射作逆向声束；在发射声束到达目标的旅行时的瞬刻，将前向声束分别和各逆向声束根据逆时偏移互相关成像条件在时间-空间域上进行卷积；继之，将时间-空间域上两个声束的卷积转换为频域-空间域上的傅氏变换的乘积，得到多组发射与接收对声场分布的快照；对得到的多组快照进行相干叠加，得到一个峰状分布，峰顶的位置就是目标所处的位置，从而实现分层介质中目标的检测和定位。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发射阵元i,发射前向声束F(t)，而在某接收阵元j接收前向声束经过目标而产生的散射信号和界面的反射信号为：其中，aij为反射系数；bij散射系数；tijR为由阵元i发射的声束经界面反射到达阵元j的旅行时；tio为由阵元i发射声束经界面的折射到达目标O的旅行时；tjo为由目标O散射到阵元j对应的时间；将接收阵元接收的散射信号和界面反射信号，进行时间反转后再提前一个时差由各接收阵发射作逆向声束为：其中，表示F(t)的时间反转，为目标散射到阵元j对应的旅行时与阵元i到目标对应的旅行时的差值；为发射阵元发射信号经目标散射到达接收阵元j的旅行时tio+tjo与经界面反射信号到达接收阵元的旅行时tijR之差；根据逆时偏移的互相关成像条件，让前向声束Fi(t)与逆向声束Rij进行卷积，得到声场分布其中，表示卷积。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将时间-空间域的卷积,转换到频域-空间域为它们傅氏变换相乘，即其中，Ij(ω,X)为频域-空间域中任意一点X(x,z)的声场值；F(ω)是发射声脉冲F(t)的傅氏变换；为到达空间某点X的前向声束；为到达空间某点X的逆向声束；在t＝tio,即前向声束相应到达目标的旅行时的瞬刻进行快照，在空间某点X，得到：其中ti(x)为发射阵元发射声束经界面到X点处的旅行时，tj(x)为目标散射信号经过界面到达接收阵元j的旅行时。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于各发射-接受对，即j＝1，2，3…n，进行相干叠加，得到最终声场分布：再取包络，此时即目标散射部分，就呈现一个峰状分布，其峰顶的位置，即极大值的位置，从即空间位置X取为目标处的位置O，因为对应为为极大，峰顶的位置就是目标所处的位置。
所属类别：	发明专利